电磁波谱及物体的波谱特性.

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1、1遥感电磁辐射基础遥感电磁辐射基础1 电磁波谱与黑体辐射2 太阳辐射与地球辐射3 地球大气对太阳辐射的影响4 物体的反射波谱特性2第一节第一节 电磁波谱与黑体辐射电磁波谱与黑体辐射1.1 电磁波电磁波波：波：是振动在空间的传播。如声波、水波、地震波等。 电磁波电磁波：电磁场在空间以一定速度的传播。也称电磁辐射。18871887年由赫兹试验证实年由赫兹试验证实31.1 电磁波电磁波41.在真空中以光速传播 c = f 2. 反射、吸收、透射现象 3. 散射4. 偏振1.2 1.2 电磁波的性质电磁波的性质5电磁波与物体相互作用过程中，会出现三种情况：电磁波与物体相互作用过程中，会出现三种情况：反

2、射、吸收、透射，遵守能量守恒定律。反射、吸收、透射，遵守能量守恒定律。)()()()(EEEEs1)()()(如果是不透明的物体如果是不透明的物体,物体的反射率大，发射率就小；物体的反射率大，发射率就小；反之，反射率小，发射率就大。反之，反射率小，发射率就大。6电磁辐射的反射电磁辐射的反射反射：反射：电磁辐射与物体作用后产生的次级波返回原来的介质，这电磁辐射与物体作用后产生的次级波返回原来的介质，这种现象称反射。该次级波便称之为种现象称反射。该次级波便称之为反射波（辐射）。反射波（辐射）。反射率：反射率：物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。物体的反射辐射通量与入射辐射通量之比。EE在入射角相

3、同时，不同物体，由于其性质和在入射角相同时，不同物体，由于其性质和结构不同，其反射率也不同，这种结构不同，其反射率也不同，这种差别差别是遥是遥感技术中用于区分不同物体的感技术中用于区分不同物体的依据依据。7物体反射分类物体反射分类根据物体表面的粗糙程度，反射分为：1）镜面反射2）漫反射（朗伯反射）4）方向反射3）混合反射自然物体对电磁辐射都是混合反射，但是，自然物体对电磁辐射都是混合反射，但是，某一方向，反射波要强一些，这种现象称某一方向，反射波要强一些，这种现象称方方向反射向反射。判断物体光滑或粗糙程度的瑞利准则：判断物体光滑或粗糙程度的瑞利准则：cos8h8反射分类图示(a) 镜面反射(b

4、) 漫反射（朗伯反射）(c) 方向反射(d) 混合反射9 电磁辐射的透射电磁辐射的透射透射：透射：电磁辐射与介质作用后，穿过该介质到达另一种电磁辐射与介质作用后，穿过该介质到达另一种介质的现象或过程。介质的现象或过程。透射率透射率( )： 透射能量与入射总能量之比。透射能量与入射总能量之比。 1 1）水体在蓝绿波段，混水）水体在蓝绿波段，混水1-21-2米，一般水体米，一般水体10- 2010- 20米。米。 2 2）微波对地物具有明显的透射能力，由入射波的波长决定。）微波对地物具有明显的透射能力，由入射波的波长决定。EE10散射 散射：辐射传播中，碰到小粒子向四面八方散去，电磁波强度和方向发

5、生各种变化的现象。 比如说晚上在外面打开手电会看见光柱，按理说手电不对着你的眼睛，光线不会自己拐弯钻进你的眼睛，那你怎么会看见光柱呢？那是因为手电光被小尘埃阻挡并反射到四面八方，一部分反射到你的眼睛里。 11电磁波的偏振（极化）电磁波的偏振（极化）电磁破的偏振电磁破的偏振: :如果电磁波在各方向上振幅大小不相同如果电磁波在各方向上振幅大小不相同, ,且各方向振动之间且各方向振动之间没有固定位相关系没有固定位相关系, ,极大值与极小值之间的夹角为极大值与极小值之间的夹角为9090，则称该波发生了偏则称该波发生了偏振现象。偏振摄影、侧视雷达成像接收的完全是偏振波。立体镜遥感影像振现象。偏振摄影、侧

6、视雷达成像接收的完全是偏振波。立体镜遥感影像立体观察立体观察非偏振光，偏振光，部分偏振：非偏振光，偏振光，部分偏振：121.3 电磁波谱电磁波谱定义：按照电磁波的波长（频率的大小）长短，依次排列成的图表，称为电磁波谱电磁波谱。 13Gamma? 射线X 射线紫外线可见光可见光红外线微 波无线波紫蓝绿黄红频率波长1415可见光可见光波长范围大约为400nm(紫色)700nm(红色)，可见光谱中的各种颜色成分大致属于如下的波长区间： 红：620760nm 橙：590620nm 黄：560590nm 绿：500560nm 青：470500nm 蓝：430470nm 紫：380430nm 16红外波段

7、波长范围0.761000m，遥感所用波段如下：近红外又称为反射红外，为地球表面反射的太阳辐射中主要的红外成分。 0.71.4m为摄影红外。中红外和远红外也称为热红外。 近红外： 0.73 m中红外： 38 m 远红外： 815 m17微波微波 波长范围1mm到1m，可进一步划分为若干不同频率(波长)的波段：(1GHz=109Hz)微波能够穿透云和雾，可用于全天候成像。微波能够穿透云和雾，可用于全天候成像。18各种电磁波的特点191.3 电磁波谱电磁波谱不同点：不同点：l传播的方向性、l穿透性、l可见性、l颜色不同。共性：共性：l传播速度相同l遵守相同的反射、折射、透射、吸收和散射定律l都是横波

8、，遵循横波的一切特性20电磁波的度量电磁波的度量l 辐射能量（辐射能量（W）：电磁辐射的能量，单位）：电磁辐射的能量，单位：Jl 辐射通量（辐射通量（）：单位时间内通过某一面积的辐射能量，）：单位时间内通过某一面积的辐射能量，=Dw/dt，单位，单位是是wl 辐射通量密度（辐射通量密度（E）：单位时间通过单位面积上的辐射能量，）：单位时间通过单位面积上的辐射能量，E=d /ds，单位：单位：w/m2，S为面积为面积l 辐照度（辐照度（I）：被辐射物体表面单位面积上的辐射通量，）：被辐射物体表面单位面积上的辐射通量，I=E=d /ds，单，单位：位：w/m2，S为面积为面积l 辐射出射度（辐射出

9、射度（M ）：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，）：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，M=E=d /ds，单位：，单位：w/m2，S为面积为面积l 辐射亮度（辐射亮度（L）：面状辐射源在某一方向，单位）：面状辐射源在某一方向，单位投影表面，单位立体角内辐射通量，即投影表面，单位立体角内辐射通量，即单位：单位：w/srm2)cos(ALA21电磁辐射度量电磁辐射度量 辐照度辐照度I：被辐射物体单位面积上所接：被辐射物体单位面积上所接收的辐射通量，单位：收的辐射通量，单位：W/m2，表示为，表示为 I=d /dS dS d 22电磁辐射度量电磁辐射度量 辐射出射度辐射出射度M：辐射源物体表面单

10、位面：辐射源物体表面单位面积上积上辐射出辐射出的辐射通量，单位的辐射通量，单位W/m2，表示为表示为M=d /dS dS d 23电磁辐射度量电磁辐射度量辐射亮度辐射亮度L：用来确定面辐射源的辐射强度，具有方向性，：用来确定面辐射源的辐射强度，具有方向性，指辐射源在某一方向的单位投影表面在单位立体角内的辐指辐射源在某一方向的单位投影表面在单位立体角内的辐射通量，单位：射通量，单位：W/（srm2），表示为：），表示为：cosAL24一、黑体辐射一、黑体辐射黑体：黑体：对任何波长的辐射，反射率和透射率都等于0。黑体是一种理想的吸收体和辐射发射体理想的吸收体和辐射发射体，自然界没有真正的黑体。 人

11、工制造的接近黑体的吸收体人工制造的接近黑体的吸收体1.4 黑体辐射和实际物体辐射黑体辐射和实际物体辐射黑体的辐射通量密度按波长的分布是稳定的，仅与温度有关，与黑体的材料和性质无关。吸收率吸收率1反射率反射率0透射率透射率0发射率发射率125a 普朗克定律普朗克定律b 斯忒藩玻尔兹曼定律斯忒藩玻尔兹曼定律c 维恩位移定律维恩位移定律（Stephen Boltzmann Law）（Wiens Displacement Law）二、二、 黑体辐射的定律黑体辐射的定律26描述描述黑体辐射通量密度黑体辐射通量密度与与温度、波长温度、波长分布的关系。分布的关系。普朗克定律普朗克定律) 1(2),(5kTh