瑞利散射對(duì)遙感的啟示_第1頁(yè)
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1、瑞利散射對(duì)遙感的啟示一種光學(xué)現(xiàn)象,屬于散射的一種情況。又稱“分子散射”。粒子 尺度遠(yuǎn)小于入射光波長(zhǎng)時(shí)(小于波長(zhǎng)的十分之一),其各方向上的散 射光強(qiáng)度是不一樣的,該強(qiáng)度與入射光的波長(zhǎng)四次方成反比,這種現(xiàn) 象稱為瑞利散射。中文名:瑞利散射夕卜文名:Rayleighscattering相關(guān)術(shù)語(yǔ):大氣散射學(xué)科分支:大氣物理學(xué)描述瑞利散射規(guī)律是由英國(guó)物理學(xué)家瑞利勛爵(Lord Rayleigh)于 1900年發(fā)現(xiàn)的,因此得名。為了要符合瑞利散射的要求,微粒的直徑必須遠(yuǎn)小于入射波的波 長(zhǎng),通常上界大約是波長(zhǎng)的1/10(1-300 nm),此時(shí)散射光線的強(qiáng) 度與入射光線波長(zhǎng)的四次方成反比,也就是說(shuō),波長(zhǎng)愈短

2、,散射愈強(qiáng)。另外,散射的光線在光線前進(jìn)方向和反方向上的程度是相同的, 而在與入射光線垂直的方向上程度最低。光學(xué)現(xiàn)象(1)天空的顏色由于瑞利散射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)四次方成反比,所以太陽(yáng)光譜中波長(zhǎng) 較短的藍(lán)紫光比波長(zhǎng)較長(zhǎng)得紅光散射更明顯,而短波中又以藍(lán)光能量 最大,所以在雨過(guò)天晴或秋高氣爽時(shí)(空中較粗微粒比擬少,以分子 散射為主),在大氣分子的強(qiáng)烈散射作用下,藍(lán)色光被散射至彌漫天 空,天空即呈現(xiàn)蔚藍(lán)色。另外,由于大氣密度隨高度急劇降低,大氣分子的散射效應(yīng)相應(yīng) 減弱,天空的顏色也隨高度由蔚藍(lán)色變?yōu)榍嗌s8公里)、暗青 色(約11公里)、暗紫色(約13公里)、黑紫色(約21公里), 再往上,空氣非常稀薄,

3、大氣分子的散射效應(yīng)極其微弱,天空便為黑 暗所湮沒(méi)??梢哉f(shuō),瑞利散射的結(jié)果,減弱了太陽(yáng)投射到地表的能量。(2)晚霞的顏色當(dāng)日落或日出時(shí),太陽(yáng)幾乎在我們視線的正前方,此時(shí)太陽(yáng)光在 大氣中要走相對(duì)很長(zhǎng)的路程,我們所看到的直射光中的波長(zhǎng)較短藍(lán)光 大量都被散射了,只剩下紅橙色的光,這就是為什么日落時(shí)太陽(yáng)附近 呈現(xiàn)紅色,而云也因?yàn)榉瓷涮?yáng)光而呈現(xiàn)紅色,但天空仍然是藍(lán)色的。(3)海水的顏色水對(duì)可見光中紅光的吸收稍強(qiáng)于藍(lán)光,所以少量水呈現(xiàn)無(wú)色,大 量水呈現(xiàn)藍(lán)色(可以理解為水其實(shí)是有著非常非常淡藍(lán)色的液體),在 水中尺度較大的微粒的反射下使得海水看上去呈現(xiàn)較深的藍(lán)色,這是 海水顏色的主要成因。同時(shí)在清潔的大洋水中,因?yàn)閼腋☆w粒少,粒 徑小,分子散射也起著一定作用,其散射服從瑞利散射定律,對(duì)海水 的藍(lán)色也有一定的貢獻(xiàn)作用。原理(1)尺度數(shù)a散射的程度變化是粒子半徑(r)與輻射波長(zhǎng)(入)比例的函數(shù), 連同許多其它因子,像極化、角度、以及相干性等等。因此常引用無(wú) 量綱尺度數(shù)a=2?!比胱鳛榕袆e標(biāo)準(zhǔn):當(dāng)a遠(yuǎn)小于0.1時(shí),可用瑞利散射;當(dāng)a 20. 1時(shí),需用米散射;當(dāng)a 50時(shí),可用幾何光學(xué)。(2)變化規(guī)律下列圖給出水滴的散射效率因子隨尺度數(shù)a變化的曲線。從圖中可以看出,當(dāng)a很接近0時(shí),散射效率因子隨a增長(zhǎng)很快, 這是瑞利散射的特征。對(duì)一同一類散射粒子(例如空氣分

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