手征介质因其特殊的物理特性在微波和光学领域已经获得了广泛地研究和应用,电磁波与手征介质相互作用是当前国际学术界一个研究热点。本论文基于电磁场理论研究了手征介质的电磁散射和光力问题。本论文将主要采用Mie级数解法、时域有限差分(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)方法和传播矩阵方法(Propagation Matrix Method,PMM),对电磁波在手征介质中的电磁传播、散射、辐射光压和增益等特性进行了理论上的深入研究,探讨其在隐身和光学微操控等工程中的应用。主要研究内容为:第一,基于Mie级数解研究了单个手征异向介质球的电磁散射,同时模拟了金属球被双各向同性手征异向介质(Chiral Metamaterials,CMM)覆盖的双层球电磁散射;推导并实现了可用于计算单层和双层含色散均匀手征异向介质球的单、双站散射的Mie级数解;通过数值计算并比较了手征异向介质覆盖层的介电系数或磁导系数单负、介电系数和磁导系数双负以及手征参数等对金属球同极化和交叉极化散射的影响。Mie级数解的计算结果表明:(i)手征异向介质球折射率增加时,谐振引起的更多表面模式会影响其散射。由于手征异向介质球的负折射特性,因此与相同尺寸金属球相比,手征异向介质球的前向散射明显更大,而后向散射则正好相反。(ii)相较于普通介质覆盖层而言,手征异向介质覆盖的金属球的手征参数通常可缩减大尺度双站角的雷达散射截面,因而手征介质是一种潜在的电磁吸波材料。第二,基于辅助差分时域有限差分法模拟了平面波入射时,色散增益手征介质板和手征介质柱的电磁场和洛伦兹力密度分布。首先,从本构关系出发,引入电磁色散和手征参数,推导了用于计算手征介质电磁特性的基于辅助差分方程(ADE:Auxiliary Differential Equation)的时域有限差分方法。分别用Drude、Lorentz和Condon模型来模拟手征介质,给出了色散手征介质中频域电、磁极化强度与感应电、磁极化强度和耦合电、磁极化强度之间的关系;推导了描述手征介质中场与流的微分方程组,并将其离散后获得三维、二维和一维ADE-FDTD递推表达式。其次,推导了手征介质中含束缚电荷、电流和束缚磁荷、磁流密度的时均洛伦兹力密度表达式。通过与文献结果对比,验证了辅助差分方程-时域有限差分法和洛伦兹力密度方法的正确性。最后编制程序仿真了增益手征介质板和手征介质柱的电磁场和光力分布情况,讨论了电磁流和电磁荷对洛伦兹力密度的贡献。数值结果表明:(i)特定厚度的手征增益介质板的交叉极化透射系数比同极化透射系数大;手征介质交叉极化波束缚电流产生的梯度力比散射力大从而将手征板向入射波源方向吸引;讨论了平面波照射下,含不同介质参数手征介质的介质板中复杂的拉力和推力密度。(ii)平面波入射时,耦合的交叉极化波在手征介质柱中产生了一个会聚点,从而捕获该色散增益(参数满足Im2(κ)>|Im(ε)Im(μ)/(ε0μ0)|)的手征介质柱,该捕获力主要归因于手征参数的磁电耦合特性和交叉极化波电磁流的贡献。(iii)普通介质覆盖增益手征介质的捕获主要归因于手征介质交叉极化波产生的束缚电流,内部手征介质层对捕获洛伦兹力密度无贡献。本部分研究工作可为手征介质在光镊和手征参数测量等的工程应用提供理论指导。最后,用传播矩阵方法计算多层非均匀、含各向同性手征介质板中的电磁散射和光力密度。从麦克斯韦方程和手征介质本构关系出发,将手征介质中的电磁波分解为互不耦合的特征模,利用电磁场连续性边界条件,推导出了多层手征介质板在同极化和交叉极化下的反射及透射系数的传播矩阵方法解析解。从麦克斯韦张量出发,推导了手征介质板的光力密度表达式,并与文献结果进行对比验证;最后简单计算了手征介质板中同极化和交叉极化下的反射系数、透射系数和光力密度。