随着经济的高速发展,人们对海洋的探索不断深入,海洋技术亦需高速发展。要发展海洋技术,海水光学特性的研究必不可少,而海水光谱分析又是海水光学特性研究的一般形式。海水光谱分析,是根据电磁辐射或光辐射与海水及其光学有效成分的相互作用,对海水及其光学有效成分进行定性、定量和结构分析。本文针对传统海水光学特性测量方法及其测量仪器的不足,做了以下三个方面的工作,并得到了一些结果。其一,纯水与海水的光吸收特性的测量与分析。使用紫外可见吸收光谱法测量纯水吸收光谱时,会出现负值的情况。分析紫外可见吸收光谱仪的光学结构及测量原理,发现其主要误差是样品池与参比池的界面反射差异。接着,设计了一个液体吸收系数的测量装置,使用该装置测量样品溶液的光强,测量结果可有效避免界面反射的误差影响。然后,使用新装置测量纯水可见光吸收光谱,其测量结果与已报道文献测量结果基本一致,说明该装置测量的准确度较高;同时,对比基于紫外可见吸收光谱仪的国标测量法和不同光程测量法的测量结果,实验证实新装置可减少甚至消除界面反射的影响,所测高透光率液体吸收系数结果更为准确;最后,使用新装置测量南海海水的衰减光谱,在534nm处有最小衰减系数,约为0.164m-1,并且与海水固有光学特性模型的计算结果相近。其二,海水中太阳光谱的测量与分析。用光谱仪测量不同时刻、不同天气对太阳光谱的影响,发现它们并没有使太阳光谱产生新的吸收谱带,而是影响光谱辐照度的绝对大小和不同波段太阳光的相对辐射强度。接着,测量水下不同深度的太阳光谱,并通过朗伯定律计算海水的衰减光谱。可能是海洋环境更复杂、影响因素更多,导致现场测量结果比实验室测量结果稍大;实际测量最小衰减系数比固有光学特性模型计算结果大,推测是因为南海海水黄色物质的浓度的增长趋势上升而导致的理论模型计算值偏小。其三,海水折射率的测量与分析。根据分光计测量三棱镜折射率的原理,设计液体折射率测量实验。测量纯水与海水的折射率,实验测量纯水的结果与Sellmeier色散公式的计算结果相近,最大相差不超过0.002;实验测量海水的结果比Quan和Fry总结的经验公式的计算结果稍小,最大相差不超过0.003。结合菲涅尔方程分析入射角与海气界面反射率的关系,并以简单的海气界面波动规律为基础,建立了海气界面反射特性模型,发现波长越大,海气界面的反射率越小,这就是阳光下深邃洁净、微波荡漾的水体（无论淡水还是海水）都呈现蓝色的原因。