本文通过数值模拟和分子模拟两种手段在宏观与微观两个层次对气液界面表面活性剂单分子膜行为进行了研究。首先，在Maxwell电磁波方程基础上，推导了适合布儒斯特显微镜(BAM)的反射入射光关系，并据此提出了利用参数估计思想获取分子簇极化倾角和取向方位角的方法。模拟结果表明，如果反射光利用BAM获取的电信号，则利用参数估计方法可以正确地获取分子簇取向信息。如果利用BAM图像的像素值，根据参数估计不能得到全部的信息，在此基础上如果假定分子层厚度均一，则只要在遇到边界情况时加入人为调节就可以得到研究对象的微观信息；通过引入数据库技术，就可以不用假定分子层厚度的均一性直接利用像素值来获取分子簇取向信息，由此得出的结果最大误差小于8°。同时利用分子动力学模拟在微观层次上研究了Gemini表面活性剂在气液界面的单分子膜行为，结果表明对比扩展态，系统处于凝聚态时，分子极化倾角增大，尾链规整度增加，头基氮原子之间径向分布函数第一峰与第二峰的相对大小增大，即峰值左移；在扩展态与凝聚态共存区域，分子极化倾角保持不变，水的扩散系数受到Gemini表面活性剂影响有小幅下降，氮原子周围的碳原子与水的相互作用受自身局域环境的影响较大。