本文首先综述了本课题研究的目的和意义,目前国内外的研究状况和进展,简要地介绍了有关阈上电离的基础理论以及相对论光场的若干效应。然后,我们详细介绍了一种新型的基于偶极子谐振的单周期脉冲光束的表达式及其时空演化特性。　　 随后,我们系统的计算和分析了平面波脉冲对自由电子的散射特性。在这一部分,我们首先研究了电子从平面波光脉冲获得能量的条件。结果表明,自由空间的平面波脉冲无法有效加速电子;要使电子获得加速,光场的正负半周对电子的作用必须是非对称的,利用梯度光场或者束缚外场可以做到这一点,使电子从场中获得能量;另外适当大小的梯度场以及适当的释放时间可以使电子的加速达到最佳效果。作为阈上电离研究的一个重要内容,我们还考察了平面波脉冲作用下自由电子的角分布。结果表明,电子的出射能量越大,出射方向就越接近于光的传播方向;并且光场的初始位相,对散射电子的角分布有非常重要的影响。此外,我们还得出了自由电子能够获得的极限能量与激光强度之间的关系。　　 在对平面波脉冲与电子相互作用过程的系统分析和数值摸拟的基础上,我们具体讨论了单周期相对论脉冲光束散射自由电子的特性,并与平面波脉冲情形进行了对比。通过对聚焦区域内电子的加速效果的统计,得到电子的初始位置和初始动量,以及光场的初始位相与最终加速效果之间的关联关系。模拟了,聚焦区域内,一定动量空间内的自由电子被单周期相对论脉冲光束散射的情形,并对结果作了统计。