随着激光冷却和磁约束技术的快速发展,实验上制备冷(1 mK～1 K)和超冷(小于1 mK)原子气体的技术手段逐渐成熟。而冷和超冷原子气体具有很强的量子特性,为研究量子信息与计算、量子相变、少体及多体物理学等提供了平台。与冷和超冷原子相比,冷和超冷分子具有更为丰富的内部结构,有助于我们发现和研究一些新奇的物理现象,如量子流体、超流相变和量子仿真等。此外,冷和超冷分子对于基本物理学常数的测定、分子光谱以及超冷化学等的研究也具有重要意义。光缔合和碰撞复合是超冷原子分子物理研究领域中的两个重要物理过程。其中,光缔合是利用激光场将冷原子缔合成冷分子的过程,是由冷原子气体制备冷分子气体的一个有效手段。而冷原子的碰撞复合过程是多个原子碰撞生成相应分子和原子的过程。该过程是制约冷原子气体稳定性的一个重要损失机制,也是制备冷分子的基本方式之一。Na、He和H是目前实验上易于实现的冷原子气体,此外,He和H也是星际中蕴藏比较丰富的元素,相关碰撞对于研究星际演化有重要的意义。本学位论文主要基于这些冷原子气体,分别研究了光缔合和碰撞复合这两个重要的物理过程。主要工作概括如下:首先,基于HeH+体系,研究了最优光缔合几率随粒子对(He+H+)初始相对碰撞能的变化关系,发现随初始碰撞能的增加光缔合几率先增加后减少,且超阈值解离逐渐成为伴随在光缔合过程中的主导现象。在某些碰撞能附近,体系会发生很强的多光子跃迁现象。此外,我们还讨论了最优激光脉冲参数随粒子对初始碰撞能的变化关系。其次,基于NaH体系,研究了H/D同位素取代及分子取向效应对pump-dump光缔合过程的影响,发现同位素取代对光缔合几率的影响正比于体系的弗兰克-康登积分,而pump过程形成的分子取向会影响dump过程中电子态之间的耦合强度和布居转移路径,并导致最终光缔合几率随dump激光脉冲中心时间呈现周期性变化。此外,我们还解释了 NaH体系场后取向和最终缔合几率的反常对应关系,讨论了同位素取代对分子取向效应的影响及同核双原子Na2体系pump-dump光缔合过程中的分子取向效应。随后,研究了非绝热交叉对超冷4He3体系碰撞复合速率的影响,发现零阶分波(J = 0)小核间距三体绝热势能面之间的非绝热交叉对相应复合速率影响很大。这主要因为复合通道在小核间距呈现势阱结构,从而导致在非绝热耦合作用下,入射通道波函数在小核间距区域内的量子隧穿效应很强。对于高阶分波(J>0),复合通道和入射通道绝热势能面都呈现排斥结构,使得体系波函数很难隧穿到小核间距区域,导致该区域的非绝热交叉对复合速率没有影响,因此,可以直接忽略相应的非绝热耦合,从而极大地提高计算效率。此外,我们还提出了一种高效的方法来调节通道函数的相位。最后,研究了冷4He4HeH-/4He4HeD-体系三体碰撞复合过程及其产物分布特点,发现在超低温极限下(E≤0.1 mK),三体势能面和非绝热耦合的不同导致这两个系统的产物分布存在很大差异。对于4He4HeH-体系,4HeH-分子离子产物相应的三体碰撞复合速率比4He2中性分子产物相应的三体碰撞复合速率大了近两个数量级;而对于4He4HeD-体系,三体碰撞复合后的4He2中性分子产物是4HeD-分子离子产物的1.4倍。