质子和π介子是最基本的强相互作用束缚态,对于它们内部结构的研究一直是强子物理的热点之一,电磁形状因子又是刻画它们内部结构的重要基本非微扰量之一。最近十几年里,质子和π介子电磁形状因子的研究在理论和实验上都取得了巨大的进展,随着研究的不断深入,也出现了很多新的问题,其中备受关注的一个问题是如何估算相关实验散射过程中的双光子交换效应（TPE）,具体体现如下:当前实验主要有两种方法测定质子电磁形状因子,其一是通过非极化的ep散射,其二是通过极化的ep散射,在单光子近似下这两种方法对质子电磁形状因子比值R的测量结果有一不可忽略的差别。为了解释这一差别,理论学家从各个角度研究了单光子交换近似之上的双光子交换效应,发现引入这一修正后可以明显地减小以上差距,但尚未能完全消除这一差距。这种状况表明对双光子交换效应需要开展更加细致的研究。本论文即是在上述背景下展开,论文的主题即是研究计算轻子质子散射中和e+e-→π+π-中的双光子交换效应,并进一步分析这些效应对抽取电磁形状因子的影响,具体研究内容分为以下几个部分:1.在通常的双光子交换效应之上,研究计算了ep散射中的介子交换效应（通过介子和双光子耦合实现）。具体的计算结果表明这个效应对非极化约化截面和极化可观测量在固定Q2下的修正只与质子的电磁形状因子和一个新的全局参数g相关,将这个效应与普通的TPE效应贡献同时考虑时,可以很好地解释最新的极化与非极化实验中抽取的电磁形状因子比值μpGE/GR。2.使用微扰QCD（pQCD）方法计算了e+e-→π+π-过程（高质心系能量）中的TPE效应。在该计算中,我们考虑了π介子twist-2和twist-3分布振幅（DAs）的贡献,计算结果表明双光子交换效应会导致微分截面的角分布有一个不对称性,对于高质心系能量下这个不对称性的精确实验测量也是对双光子交换效应的很好检验。