非球形颗粒广泛存在于自然界及各种工业环境中，非球形粒子的散射理论与测量在环境科学、天体物理学、光学、军事科学以及其它领域都有广泛的应用。例如近几年来，由于人们对环境质量的关注，尤其是对大气PM2.5颗粒的监测与影响研究，日益受到国内外专家学者的重视。其中，光学特性是研究颗粒的一个重要方面，颗粒的粒径大小、形状、折射率以及浓度等相关信息可以通过分析其散射光而获取。因此，研究非球形颗粒的光散射特性具有重要意义。　　本论文首先讨论了适用于计算非球形散射特性的T矩阵理论，对其算法进行了分析，编写出数值计算程序。以旋转椭球为非球形颗粒模型的随机取向单分散颗粒群为例，系统地分析颗粒的形状参数、尺寸参数、折射率等参数对反映颗粒散射光强、偏振特性的散射矩阵的影响并与球形粒子的散射特性进行比较。在讨论的参数范围内，数值模拟结果表明：　　1、当颗粒等效粒径小于波长时，颗粒形状的影响可以忽略，颗粒的散射光强空间分布、偏振特征很接近。当颗粒大于波长时，球形与非球形颗粒的光散射特征存在差异。矩阵元素F11随散射角的分布曲线在不同尺度下规律最明显：F11散射光强角分布曲线振荡峰数目与尺寸参数x成正比；在第一个极值前的散射角度内光强曲线线性段的斜率随颗粒尺度增大而增大。　　2、在颗粒大小与波长相当时：当颗粒越偏离球形时，F11变得越平坦，F22/F11在小角度的值可以较好地体现颗粒的形状变化。　　3、F11、F22/F11与折射率实部的关系比较明显，主要体现在：对于球形F22/F11恒为1，而对于旋转椭球，40度散射角以前偏离“1”很小，在某些散射角区间，折射率实部越大，F22/F11偏离“1”越大。椭球粒子在1.1-2.0范围内都表现出随折射率实部增加后向光强F11增加的特性。　　4、折射率虚部不但影响颗粒的吸收特性，同时也影响颗粒的偏振特性。虚部越大后向散射光强角分布变得越平坦。F33/F11与F44/F11与随折射率虚部的变化呈现出一定的规律性：随折射率虚部的增大，在同一散射角的值单调减小。　　然后采用分振幅(DOAP)的方法，通过设计分光光路(保证仪器矩阵非奇异)，将待测光分为四束，各个光束由光电探测器将光强线性地转化为电信号。接着用四个线性无关的偏振入射态(四点法)对实验系统进行仪器矩阵定标，定标后再用这四个线性无关的偏振入射态照射样品，测量相应偏振态下散射光的Stokes向量从而实现颗粒散射矩阵的测量。为此，我们设计了一套由入射光偏振态产生、散射光偏振态检测、散射信号的数字采集、数据处理等部分组成的实验系统。整个系统由于结合了机械、电子、计算机、虚拟仪器等技术从而保证了测量过程的实时，数据的可靠、准确。　　最后在上述实验系统上对45度方位角的偏振片，90nm、0.4um、0.8um的二氧化硅微球溶液进行了验证实验。虽然实验结果存在一定误差，但在对实验系统中各个元器件本身存在不可避免的缺陷以及偏振片、1/4波片角度设定的偏差给测量结果带来的误差分析后，证明了本文所采用的“分振幅法”测量颗粒的测量散射矩阵的方法是可行的。