光在生物组织中的传输问题作为激光生命科学的基础在国际上受到普遍关注,成为当前组织光学领域研究的热点之一。生物组织是一种复杂介质,这种复杂性是通过光在生物组织中传输时的散射相函数描述的。考虑相函数的辐射传输理论的高阶近似理论—P₃近似比漫射近似理论能准确描述光源附近或强吸收组织的光辐射分布。本论文系统研究了生物组织相函数及其高阶参数,并对基于P₃近似理论的光源附近组织的光传输问题进行了理论、模拟和实验研究。主要内容如下:首先以相似关系为纽带,将辐射传输理论、P₃近似和漫射近似联系起来,使整个理论体系便于全面理解和把握。然后,针对P₃近似考虑的相函数进行了系统讨论,并首次对相函数及其参数的性质以及相函数的选取对光学参数γ测量的影响进行了研究。研究表明,当实际组织的散射性质需要用组合相函数描述时,如果采用单一相函数拟合实验数据,将给参数γ的测量带来很大误差。基于上述分析,又首次研究了相函数对P₃近似空间分辨漫反射的影响,得出相函数不同对ρ小于1个mfp’区域的漫反射率的影响大于相函数高阶矩的影响等。进一步,又对P₃近似空间分辨漫反射对相函数参数、有效散射系数和吸收系数的灵敏度进行了研究,进而分析探讨了这些光学参数对P₃近似空间分辨漫反射的影响,使离光源远近不同处的光辐射需要考虑的光学参数清晰体现,对从相应距离处测量的宏观漫反射光分布探测组织微观结构信息具有重要意义。针对上述理论工作,采用实验和模拟方法对近光源空间分辨漫反射进行了研究。采用双光纤结构的测量装置利用“两点法”对组织模拟液进行漫反射测量,研究吸收和散射对近光源空间分辨漫反射的影响。近光源实验证明了P₃近似理论能够描述光源附近光辐射分布。采用Monte Carlo模拟方法研究了不同各向异性因子的Henyey-Greenstein相函数对光源附近组织光辐射分布的影响。模拟结果表明相函数影响光源附近1个输运平均自由程内的漫反射光分布,证明了P₃近似理论考虑相函数高阶参数的必要性。在P₃近似理论得到证明后,又对P₃近似的适用范围及简化进行了研究探讨。从相似关系出发,根据P₃近似理论满足的三阶相似关系,引入特征长度mfp ’’’。对光源附近组织的空间分辨漫反射与mfp ’’’之间的关系进行研究,得出特征长度mfp’’’限定了P₃近似理论的适用区域要满足r > mfp’’’。在此基础上,进一步建立描述组织吸收强弱的参量—约化反照率a ’与特征长度mfp ’和mfp ’’’之间的联系,从漫射近似理论限定的a ’说明联系的物理意义,从而引申得出P₃近似理论适用于a ’>0.57的组织对光粒子吸收的情况。从理论、实验和Monte Carlo模拟等方面