光镊技术具有非接触、无损伤等特点，因此成为了操纵与加工微观物体的重要工具。光学捕获与操纵技术受到了全世界众多科研工作者的关注，已被广泛应用到生物、物理以及化学等众学科领域。经高数值孔径物镜汇聚的(紧聚焦)高斯光束在光镊研究中最为常见。本文从微粒对紧聚焦高斯光束的散射出发，旨在研究影响光镊的诸因素以及建立适用于模拟光学捕获与操纵的理论模型，从而为光学捕获与操纵技术奠定一定的物理基础。本文利用T矩阵算法对紧聚焦高斯光束作用在球体微粒上的光阱力及作用在椭球体上的光力矩进行了计算，分析了入射光波长、聚焦物镜数值孔径、光束的偏振特性、球体的尺寸大小以及折射率对球形微粒受到的光阱力的影响。模拟了位于光轴上的长、扁椭球体受到的光力矩分布，根据光力矩的分布来判断椭球体在紧聚焦高斯光束中的扭转。分析了光学参数以及椭球体自身因素对椭球体受到的光力矩的影响。结果表明，长椭球体最终被扭转至光轴方向，扁椭球体被扭转至垂直于光轴方向。本文建立了紧聚焦高斯光束捕获多粒子体系的仿真模型，动态模拟了多粒子体系在紧聚焦高斯光束中的捕获过程及无序运动，计算了不同参数情况下，多球体系统在紧聚焦高斯光束中被捕获的最大数目，发现了紧聚焦高斯光束对多球体系统光学集聚的影响因素。对于同一束光束，多球体系统的微粒尺寸越小，相对折射率越低，能被捕获的球体数目越多。针对长宽比较大的圆柱体，提出了圆柱体“分段”模型，提出了T矩阵精度的概念，发现该模型适用于100~800nm的圆柱体，且要求T矩阵的精度介于0.999~1.001之间。在多级散射理论的基础上，研究了反向传播和反向传播双光束中的光学束缚力，并讨论了入射光波长、双光束焦点间隔、聚焦物镜数值孔径、光束的偏振特性、球体的尺寸大小以及折射率对反向传播双光束作用在双球体上的纵向光学束缚力以及同向传播双光束对双球体的横向光学束缚力的影响。结果发现，不同因素会对光学束缚力产生不同方面的影响。这为多光阱光镊的研究提供了理论依据。探索了非球体微粒在紧聚焦高斯光束中的动力学方程，建立了非球体微粒在紧聚焦高斯光束中被捕获和扭转时的动态仿真模型，可利用该模型来寻找任意形状的非球体微粒的运动轨迹和被稳定捕获时的平衡位置和方位。基于该模型，利用DDA算法计算微粒的T矩阵，探索了一定尺寸范围内的长宽比大于1的微米量级圆柱体和纳米线在紧聚焦高斯光束中的平衡位置和方位。结果发现，整个尺寸范围可根据平衡方位的不同分为四个小区域：未捕获区域、纵向捕获区域、横向捕获区域以及介于纵向和横向捕获区域之间的中间区域（0<θ <90）。讨论了入射光束的偏振特性、物镜的数值孔径和微粒的折射率对圆柱体的捕获方位的影响。结果表明，圆偏振光束、高数值孔径物镜及低相对折射率（>1）有助于微粒在紧聚焦高斯光束中“站立”起来。