第2章電磁輻射與地物光譜特征(1)要點(diǎn)

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(dòng)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(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相同,稱縱波;若質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直,稱橫波.2.電磁波:當(dāng)電磁振蕩進(jìn)入空間,變更的磁場(chǎng)激發(fā)了渦旋電場(chǎng),變更的電場(chǎng)又激發(fā)了渦旋磁場(chǎng),使電磁振蕩在空間傳播.方向:由電磁振蕩向各個(gè)不同方向傳播的.3.電磁波譜:依據(jù)電磁波的波長(zhǎng)（頻率的大?。╅L(zhǎng)短，依次排列構(gòu)成的圖表，成為電磁波譜波段波長(zhǎng)長(zhǎng)波中波和短波超短波大于3000m10~3000m1~10m微波1mm~1m超遠(yuǎn)紅外遠(yuǎn)紅外中紅外近紅外15~1000μm6~15μm3~6μm0.76~3μm紅橙黃綠青藍(lán)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(duì)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(yáng)輻射和地物的熱輻射；太陽(yáng)輻射是可見(jiàn)光及近紅外遙感的主要輻射源，地球是遠(yuǎn)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(zhǎng)的波束；主動(dòng)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(cè)量輻射能量（W）：電磁輻射的能量，單位：J輻射通量（φ）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)某一面積的輻射能量，單位：W輻射通量密度（E）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)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(qiáng)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(wú)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(gè)物體對(duì)于任何波長(zhǎng)的電磁輻射都全部吸取，則這個(gè)物體是確定黑體。試驗(yàn)表明，當(dāng)電磁波入射到一個(gè)不透亮的物體上，在物體上只出現(xiàn)對(duì)電磁波的反射現(xiàn)象和吸取現(xiàn)象時(shí)，這個(gè)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(dāng)物體的溫度為T，波長(zhǎng)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(dāng)物體的溫度為T，波長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)（μm）;T：確定溫度（K）M：輻射出射度(2)斯忒藩—玻爾茲曼定律對(duì)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(zhǎng)短的方向移動(dòng)。高溫物體放射較短的電磁波，低溫物體放射較長(zhǎng)的電磁波。常溫（如人體300K左右，放射電磁波的峰值波長(zhǎng)9.66μm）3.實(shí)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(shí)際物體的輻射對(duì)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(shí)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(zhǎng)的電磁波，也不放射該波長(zhǎng)的電磁波。放射率與物質(zhì)種類、表面狀態(tài)、溫度等