第2章電磁輻射與地物光譜特征(1)要點

第2章電磁輻射與地物光譜特征2.1電磁波譜與電磁輻射2.1.1電磁波譜1.波：是振動在空間的傳播。如聲波、水波、地震波等。分為橫波和縱波兩種,假如質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相同,稱縱波;若質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直,稱橫波.2.電磁波:當電磁振蕩進入空間,變更的磁場激發(fā)了渦旋電場,變更的電場又激發(fā)了渦旋磁場,使電磁振蕩在空間傳播.方向:由電磁振蕩向各個不同方向傳播的.3.電磁波譜:依據(jù)電磁波的波長（頻率的大?。╅L短，依次排列構(gòu)成的圖表，成為電磁波譜波段波長長波中波和短波超短波大于3000m10~3000m1~10m微波1mm~1m超遠紅外遠紅外中紅外近紅外15~1000μm6~15μm3~6μm0.76~3μm紅橙黃綠青藍紫0.62~0.76μm0.59~0.62μm0.56~0.59μm0.50~0.56μm0.47~0.50μm0.43~0.47μm0.38~0.43μm紫外線10-3~3.8×10-1μmX射線10-6~10-3μmγ射線小于10-6μm電磁波譜4.電磁波的性質(zhì)（1）是橫波；（2）在真空以光速傳播；（3）滿足f?λ=cE=h?f；（4）電磁波具有波粒二象性；2.1.2電磁輻射的度量輻射源任何物體都是輻射源。不僅能夠吸取其他物體對它的輻射，也能夠向外輻射。遙感的輻射源分為自然輻射源和人工輻射源兩類。自然輻射源主要包括太陽輻射和地物的熱輻射；太陽輻射是可見光及近紅外遙感的主要輻射源，地球是遠紅外遙感的主要輻射源。人工輻射源是指人為放射的具有確定波長的波束；主動遙感接受人工輻射源，目前較常用的人工輻射源為微波輻射源和激光輻射源。2.輻射測量輻射能量（W）：電磁輻射的能量，單位：J輻射通量（φ）：單位時間內(nèi)通過某一面積的輻射能量，單位：W輻射通量密度（E）：單位時間內(nèi)通過單位面積的輻射能量，單位：W/m2

輻照度（I）：被輻射的物體表面單位面積上的輻射通量，單位：W/m2輻射出射度（M）：輻射源物體表面單位面積上的輻射通量，單位：W/m2輻射亮度（L）：假定有一輻射源呈面狀，向外輻射的強度隨輻射方向而不同，則L定義為輻射源在某一方向，單位投影表面，單位立體角內(nèi)的輻射通量，單位：W/（sr·m2）朗伯源：輻射亮度L與視察角θ無關(guān)的輻射源，稱為朗伯源。2.1.3黑體輻射確定黑體假如一個物體對于任何波長的電磁輻射都全部吸取，則這個物體是確定黑體。試驗表明，當電磁波入射到一個不透亮的物體上，在物體上只出現(xiàn)對電磁波的反射現(xiàn)象和吸取現(xiàn)象時，這個物體的光譜吸取系數(shù)α與光譜反射系數(shù)ρ之和恒等于1。光譜吸取系數(shù)α：當物體的溫度為T，波長在λ~λ＋Δλ范圍內(nèi)，α為吸取能量與入射能量之比。光譜反射系數(shù)ρ：當物體的溫度為T，波長在λ~λ＋Δλ范圍內(nèi)，ρ為反射能量與入射能量之比。自然界中并不存在確定的黑體，好用的黑體是由人工方法制成的，它只是一種志向的黑體模型，基本結(jié)構(gòu)是能保持恒定溫度的空腔。人工制造的接近黑體的吸取體2.黑體輻射規(guī)律普郎克公式描述黑體輻射通量密度與溫度、波長分布的關(guān)系。

H：普朗克常數(shù)6.6260755*10-34JsK：玻爾茲曼常數(shù)，k=1.380658*10-23W·s·K-1C：光速;λ:波長（μm）;T：確定溫度（K）M：輻射出射度(2)斯忒藩—玻爾茲曼定律對普朗克定律在全波段內(nèi)積分，得到斯蒂藩－玻爾茲曼定律。輻射通量密度隨溫度增加而快速增加，與溫度的4次方成正比。σ:斯蒂藩－玻爾茲曼常數(shù)，（5.6697＋－0.00297）×10－8Wm-2K-4（3）維恩位移定律b:常數(shù)，2897.8＋－0.4μm·K黑體溫度越高，曲線的頂峰就越往左移，即往波長短的方向移動。高溫物體放射較短的電磁波，低溫物體放射較長的電磁波。常溫（如人體300K左右，放射電磁波的峰值波長9.66μm）3.實際物體的輻射（1）基爾霍夫定律給定溫度下，任何地物的輻射出射度與吸取率α之比是常數(shù)，即等于同溫度下黑體的輻射出射度。（2）實際物體的輻射對于一般物體而言，須要引入放射率（熱輻射率、比輻射率），表明物體的放射本事。實際物體的輻射出射度與同一溫度下黑體輻射出射度的比值。放射率等于吸取率。好的吸取體也是好的放射體，假如不吸取某些波長的電磁波，也不放射該波長的電磁波。放射率與物質(zhì)種類、表面狀態(tài)、溫度等