利用半经典、非相对论量子、相对论量子三种理论模型来研究量子等离子体（特别是高能量致密等离子体）中电磁波、电子等离子体波的传播特性以及强激光脉冲与等离子体之间的相互作用（激光尾场加速）。论文分为四个部分:第一部分,分别利用半经典和非相对论量子两种动理学模型来研究电磁波和电子等离子体波在非相对论量子等离子体中的传播特性。第二部分,利用基于协变Wigner函数方法的相对论量子动理学模型研究电磁波和电子等离子体波在高能量致密等离子体（强激光束产生）中的传播特性。第三部分,利用相对论量子流体力学模型研究强激光和等离子体之间的相互作用,考察相对论量子效应对激光尾场加速这一物理过程的影响。第四部分,利用光与运动介质相互作用的有效度规理论来研究脉冲星表面超强磁场诱导的QED真空极化效应和等离子体层的动力学效应对X-射线暴传播的影响,并且修正X-射线暴谱线的引力红移。本文主要创新性研究成果归纳如下:（1）率先在相对论量子力学框架下研究强激光脉冲与等离子体之间的相互作用。研究相对论效应（超强激光脉冲所致）和量子效应（致密等离子体所致）对激光尾场加速这一高能量、高密度等离子体过程的影响。从相对论量子流体动力学方程出发,推导出含有相对论量子修正项的激光尾场电子数密度扰动和加速场所满足的方程。通过与经典结果的比较,发现量子效应削弱了激光尾场。在适当的等离子体参数下,量子效应能到达可观测的数量级。（2）率先研究高能量致密等离子体（强激光束所致）中电子等离子体波的Landau阻尼。在强激光束产生的高能量致密等离子体,电子的简并使得我们必须考虑Fermi统计压力和Bohm势;由于强激光脉冲的作用,电子是相对论性。因此研究波在高能量致密等离子体中的传播时,必须考虑相对论量子效应。利用基于协变Wigner函数方法的相对论量子动理学模型,我们得到了电子等离子体波在高能量致密等离子体中传播的色散关系以及Landau阻尼。（3）利用有效度规理论将脉冲星表面产生的X-射线暴与脉冲星表面磁化等离子层之间的电磁相互作用几何化,率先研究由脉冲星表面超强磁场诱导的QED真空极化效应和等离子体层的动力学效应对X-射线暴引力红移量的修正。研究表明脉冲星表面超强磁场诱导的QED真空极化效应和等离子体层的动力学效应使X-射线暴谱线产生红移,且与辐射的偏振状态无关,也无色散。在适当的脉冲星参数下,这种红移修正可以达到引力红移相当的数量级。因此当测量脉冲星辐射的引力红移作为洞察致密物质的质量与半径比以及物态方程的探针时,必须要把由脉冲星表面磁化等离子体层所产生的红移和引力红移区分开来。