细胞是生物体基本的结构和功能单位。生命科学各个领域都关注对细胞大小分布与形体特征的研究。在医学上很多疾病的发病机制、诊断、治疗的反馈都需要识别细胞的形态特征。特别是在疾病的早期,细胞形态和内部结构会发生变化,但是细胞代谢物暂未发生明显改变,各种生理化学指标正常。因而从细胞的物理特征的变化作出早期诊断,是一个特别吸引人且值得探索的领域。光在细胞中传输,散射光中携带有细胞结构和形态的信息,应用光散射方法提取散射信号的关健信息,实现生物细胞形态结构免标记识别与分析具有操作简单、一体化、可拓展等优点,是一个值得研究的方向。本文针对现有的散射理论不适用非球形非均质的真实细胞这一问题,在模型上建立了适用于真实细胞的单核细胞的双层偏心球模型,在理论上基于散射理论和电磁波界面传输理论,应用几何散射逼近方法推导出非球形非均质条件下关键参数——修正散射光振幅复函数的修正表达。最后运用修正散射光振幅复函数解决两个细胞光散射的散射参量——白细胞对偏振光散射的差异区间和有核细胞散射相函数。在白细胞对偏振光的散射特性研究中,利用修正散射光振幅复函数进一步修正偏振光传输的斯托克斯-缪勒矩阵元,基于偏心球模型数值模拟了在两束偏振化方向互相垂直的偏振光入射时,不同形状、大小、折射率的无粒白细胞的散射光强空间分布和相互关系。不同条件下偏振光散射三维分布图像呈现不同的条纹特征,表明分布规律与细胞模型的形体参量和光学参量具有相关性;散射光强的差值、比值、差和比的分析结果表明,偏振光的后向散射反映了细胞内部更丰富的结构信息和光学信息。在有核细胞散射相函数研究中,利用修正散射光振幅复函数进一步修正了单一分散系有核细胞的相函数、不对称因子和二阶参量;计算了有核细胞形态及光学参量对相函数角分布和峰数的影响;对和随入射光波长、细胞尺寸、核质比和折射率的变化规律进行了数值模拟。结果表明:相函数分布、峰数、和不仅与细胞的大小有关,而且与细胞核占比和折射率有关,不能忽略细胞内部光学结构的影响。与相函数相比,相函数能够描述侧后向散射特征,更准确地计算和,为研究细胞的免标记识别方法以及激光在生物组织中的传输特性提供了进一步的理论支持。本论文的研究内容是为单细胞流式免标记光学检测技术的应用提供更多的理论依据,为在实践中实现免标记细胞分类和病变白细胞的筛选,提供了更多可挖掘的光学散射信息。