大气对太阳辐射的散射作用课件.ppt

1、电磁波与电磁波谱电磁波电磁波的性质电磁波谱1.1 电磁波电磁波在传播中遵循波的干射、衍射、散射等规律(设计遥感器地空间分辨率具有重要意义。)最小分辨角:d22.10d 物镜的有效孔径 n电磁波遇到“狭缝”的障碍物时，能够通过狭缝地振动分量，称为电磁破的偏振。n非偏振光，偏振光，部分偏振当两列波在同一空间传播时，空间尚各点的振动为各列波单独振动的合成。任何复杂的电磁波都可以分解成许多比较简单的电磁波；比较简单的电磁波也可以合成为复杂的电磁波。（白光的色散和合成，计算机显示器的工作原理，混合像元的分解）电磁波因辐射源（或者观察者）相对于传播介质的运动，而使观察者接受到的频率发生变化，这种现象称为多

2、普勒效应。类似声波的多普勒效应。（合成孔径雷达的工作原理）/hchvE/hP 动量：P能量：Eh:普朗克常数，6.62607551034 J sc:光速；v:频率 ：波长能量和动量是粒子属性按照电磁波的波长（频率的大小）长短，依次排列支撑的图表，成为电磁波谱。传播的方向性、穿透性、可见性、颜色不同。紫外线（0.010.4微米），碳酸盐，油污可见光（0.40.76微米），人眼、单色、全色红外线（0.761000微米）微 波 （11000毫米）。4个优点。共性：传播速度相同 遵守相同的反射、折射、透射、吸收和散射定律2.1 黑体辐射2.2 黑体辐射定律2.3一般辐射体和发射率2.4 基尔霍夫定律黑

3、体：对任何波长的辐射，反射率和投射率都等于0。黑体是一种理想的吸收体，自然界没有真正的黑体。n 绝对黑体：如果一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝对黑体。n 光谱吸收系数（吸收率）：（，T）n 光谱反射系数（反射率）：（，T）绝对黑体：绝对黑体：（，T）=1 ；（，T）=0 对于任何温度，任何波长吸收对于任何温度，任何波长吸收比始终等于一的物体比始终等于一的物体BTa(,)=1显然，绝对黑体的单色吸收比等于一，即：显然，绝对黑体的单色吸收比等于一，即：绝对黑体绝对黑体 模型模型人工制造的接近黑体的吸收体2.2.1 普朗克公式2.2.2 斯蒂芬玻尔兹曼定律2.2.3 维恩位移

4、定律描述黑体辐射通量密度与温度、波长分布的关系。)1(2),(5kThc2bechTMh:普朗克常数6.6260755*10-34 Ws2k:玻尔兹曼常数，k=1.380658*10-23 WsK-1 c:光速;:波长（m）;T:绝对温度（K）变化特点：变化特点：(1)辐射通量密度随波长连续变化，只有一个最大值；(2)温度越高，辐射通量密度越大，不同温度的曲线不相交；(3)随温度升高，辐射最大值向短波方向移动。对普朗克定律在全波段内积分，得到斯蒂芬玻尔兹曼定律。辐射通量密度随温度增加而迅速增加，与温度的辐射通量密度随温度增加而迅速增加，与温度的4次方成正比。次方成正比。TbW4:斯蒂芬玻尔兹曼

5、常数，5.66970.00297）1012 Wcm-2K-4 任一物体辐射能量的大小是物体表面温度的函数。斯玻定律表达了物体的这一性质。红外装置测试温度的理论根据。M B（T）最大值所对应的波长为最大值所对应的波长为m维恩位移定律维恩位移定律:维恩位移定律指出，当绝对黑体的温度升高维恩位移定律指出，当绝对黑体的温度升高时，单色辐出度最大值向短波方向移动。时，单色辐出度最大值向短波方向移动。mbK 310.2.897Tmb=mMB（T）n高温物体发射较短的电磁波，低温物体发高温物体发射较短的电磁波，低温物体发射较长的电磁波射较长的电磁波。n常温（如人体300K左右，发射电磁波的峰值波长9.66m

6、）针对要探测的目标，选择最佳的遥感波针对要探测的目标，选择最佳的遥感波段和传感器段和传感器。温度越高温度越高,所有波长上的所有波长上的波谱辐射通量波谱辐射通量越大越大下图为绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线下图为绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线MB（T）0 1 2 3 4 5 6(m)1700K1500K1300K1100K对于一般物体而言，需要引入发射率（热辐射率、比辐射率），表明物体的发射本领。),(),(),(TMTMTb非黑体的辐射通量密度与同一温度下黑体辐射通量密度的比值。n实际物体的辐射n 物体的发射率是温度和波长的函数。物体的发射率与身的性质、物理状况（如粗糙度、颜色等）有关；

7、物体的表面温度受自身的比热、热惯量、热导率、热扩散率等影响较大。n n 发射率等于吸收率。好的吸发射率等于吸收率。好的吸收体也是好的发射体，如果不收体也是好的发射体，如果不吸收某些波长的电磁波，也不吸收某些波长的电磁波，也不发射该波长的电磁波。发射该波长的电磁波。n黑体的=1；灰体的=常数1;选择性辐射体的 1,且随波长而变。Absorption of EM energy by the atmosphereScattering of EM energy by the atmospheren无云的晴天，天空为什么呈现蓝色？n朝霞和夕阳为什么都偏橘红色？n云是白色的？主要是大气中的云层，大的尘埃。云量越多、云层越厚，反射越强，遵守能量守恒定律。波段名称波长地球辐射的分段特性特性可见光和近红外0.3-2.5微米地表反射太阳辐射为主中红外2.5-6微米地表反射太阳辐射和自身的热辐射远红外大于6微米地表物体自身热辐射为主微米微米微米n地物的发射率随波长变化的规律，称为地物的发射光谱。地物发射率的不同是红外遥感技术的重要依据。朗朗伯余弦定律：漫反射的反射辐射亮度（单位面积单位立体角内的辐射通量）和观察方向与表面法线夹角的余弦成正比。cos0BB 航天遥感中，地球表面相对于遥感器的高度，近似视为朗伯面。不同植物光谱曲线比较植被的病虫害时间特征