定量遥感课件：电磁波与电磁辐射的基础知识.ppt

1、电磁辐射能够发射电磁波的物体称为电磁辐射源，以电能够发射电磁波的物体称为电磁辐射源，以电磁波的形式从物体向外发射电磁能量的过程，磁波的形式从物体向外发射电磁能量的过程，称为电磁辐射。称为电磁辐射。电磁辐射源有三种：太阳、地球和人工辐射源。电磁辐射源有三种：太阳、地球和人工辐射源。凡是温度大于绝对零度凡是温度大于绝对零度(-273.16 C)的一切物体，不论气的一切物体，不论气体、液体还是固体，都会产生电磁辐射。当物体温度大体、液体还是固体，都会产生电磁辐射。当物体温度大于绝对零度时，物质分子存在不规则的热运动，不规则于绝对零度时，物质分子存在不规则的热运动，不规则运动中的碰撞产生激发（电子的、

2、振动的或旋转的），运动中的碰撞产生激发（电子的、振动的或旋转的），随后因衰变而随机发射电磁波。随后因衰变而随机发射电磁波。对于给定的物体，单位时间内辐射能量的多少以及辐射对于给定的物体，单位时间内辐射能量的多少以及辐射能量按波长的分布都取决于物体的温度，因此这种辐射能量按波长的分布都取决于物体的温度，因此这种辐射就称为就称为热辐射热辐射。电磁波是遥感信息的载体。电磁波是遥感信息的载体。波长范围大约为波长范围大约为 400nm(紫色紫色)700nm(红色红色)，可见光谱中的各种颜色成分大致，可见光谱中的各种颜色成分大致属于如下的波长区间：属于如下的波长区间：红：红：610700nm橙：橙：590

3、610nm黄：黄：570590nm绿：绿：500570nm蓝：蓝：450500nm靛：靛：430450nm紫：紫：400430nm可见光可见光11/11黑体遥感探测离不开辐射源遥感探测离不开辐射源, 但是由于现实世界辐射源的复杂但是由于现实世界辐射源的复杂性性, 研究时要借助理想模型研究时要借助理想模型, 然后再根据实际情况做修正然后再根据实际情况做修正或近似。或近似。绝对黑体就是研究辐射规律的理想模型。绝对黑体就是研究辐射规律的理想模型。能够完全吸收任何波长入射能量的物体。对于黑体能够完全吸收任何波长入射能量的物体。对于黑体),(Ta 1, ),(Tr 0黑体是一种理想模型。黑体是一种理想模

4、型。绝对黑体的辐射光谱对于研究一切物体的辐射规律具有根本的意义绝对黑体的辐射光谱对于研究一切物体的辐射规律具有根本的意义。1900年普朗克引进量子概念，将辐射当做不连续的量子发射，成功地从理论上得出了与实验精确符合的绝对黑体辐射出射度随波长的分布函数。 分谱辐射通量密度，单位（ ）； 波长，单位m；h普朗克常数=6.625610-34Js；c 光速3108 m/s；k玻耳兹曼常数=1.3810-23 J / K；T绝对温度K。T,E,12mmWEc hEceTchk TcT,()()2112511512当波长大于当波长大于 1mm 时，普朗克定律可以近似为时，普朗克定律可以近似为42),(kT

5、cTMb瑞利瑞利-琴斯定律琴斯定律8（3） 维恩位移定律维恩位移定律 1893年维恩从热力学理论导出黑体辐射光谱的极大值对应的波长，温度愈高，峰值波长愈小。max,.bTbmK28978太阳、火点、地表？下表列出了不同温度所对应的峰值波长下表列出了不同温度所对应的峰值波长max)(KT30050010002000300040005000600070008 0 009.665.762.881.440.960.720.580.480.410.36（4）基尔霍夫定律 通过观察人们发现吸收率高的物质，发射本领要强，例如一块白底黑花交瓷片，把它加温到一定程度，原来黑色花纹处有更强的射击辐射，不同温度下物

6、体的吸收率与出射度之间没有确定的数量关系，但是在同一温度下，它们之间严格成成正比例关系，这个规律称之为基尔霍夫定律。基尔霍夫定律可表述为： 在一定的温度下，任何物体的辐射出射 与其吸收率 的比值是一个普适函数 , 只是温度、波长的函数，与物体的性质无关: 基尔霍夫定律表明：任何物体的辐射出射度和其吸收率之比都等于同一温度下的黑体辐射出射度, 吸收率大的，其放射能力就强。黑体的吸收率等于1，其放射能力最大。我们只要知道一物体的吸收光谱，其辐射光谱也就立刻可以确定。 通常我们把物体的辐射出射度与相同温度下黑体的辐射出射度的比值，称作物体的比辐射率比辐射率 ，比辐射率等于吸收率,是物体发射本领的表征。FT,AT,FAETTT,( , )ET( , )ET( , ),( , )TTFET01黑体灰体选择性辐射体比比辐辐射射率率M单单色辐射度色辐射度灰体灰体：大地：大地（岩石、土壤）（岩石、土壤）选择性辐射体选择性辐射体：大多数金属：大多数金属雪：可见光雪：可见光辐射率低辐射率低 红外红外(10.5 m)辐射率高辐射率高（0.85）ir 8cosh8coshirt),(),(00dEdLf 1dE/dMdEdLfdLTdLP),(dL),(dLRPT1d) ,(P414)cos()1 ()1 ()cos(sinsincoscoscos2/122/12概念：概念：