第2章电磁辐射与地物光谱特征要点优秀PPT.ppt

第2章 电磁辐射与地物光谱特征2.1 电磁波谱与电磁辐射2.1.1 电磁波谱1.波：是振动在空间的传播。如声波、水波、地震波等。分为横波和纵波两种,假如质点的振动方向与波的传播方向相同,称纵波;若质点振动方向与波的传播方向垂直,称横波.2.电磁波:当电磁振荡进入空间,变更的磁场激发了涡旋电场,变更的电场又激发了涡旋磁场,使电磁振荡在空间传播.方向:由电磁振荡向各个不同方向传播的.3.电磁波谱:依据电磁波的波长（频率的大小）长短，依次排列构成的图表，成为电磁波谱波段波长长波中波和短波超短波大于3000m 103000m 1 10 m微波1mm1m超远红外远红外 中红外近红外151000m615 m36 m0.763 m红橙黄绿青蓝紫0.620.76 m0.590.62 m0.560.59 m0.500.56 m0.470.50 m0.430.47 m0.380.43 m紫外线10-33.810-1 mX射线10-6 10-3 m 射线小于10-6m电磁波谱4.电磁波的性质（1）是横波；（2）在真空以光速传播；（3）满足f=c E=hf；（4）电磁波具有波粒二象性；2.1.2 电磁辐射的度量1.辐射源2.任何物体都是辐射源。不仅能够吸取其他物体对它的辐射，也能够向外辐射。遥感的辐射源分为自然辐射源和人工辐射源两类。3.自然辐射源主要包括太阳辐射和地物的热辐射；太阳辐射是可见光及近红外遥感的主要辐射源，地球是远红外遥感的主要辐射源。4.人工辐射源是指人为放射的具有确定波长的波束；主动遥感接受人工辐射源，目前较常用的人工辐射源为微波辐射源和激光辐射源。2.辐射测量 辐射能量（W）：电磁辐射的能量，单位：J 辐射通量（）：单位时间内通过某一面积的辐射能量，单位：W 辐射通量密度（E）：单位时间内通过单位面积的辐射能量，单位：W/m2 辐照度（I）：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量，单位：W/m2辐射出射度（M）：辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，单位：W/m2辐射亮度（L）：假定有一辐射源呈面状，向外辐射的强度随辐射方向而不同，则L定义为辐射源在某一方向，单位投影表面，单位立体角内的辐射通量，单位：W/（srm2）朗伯源：辐射亮度L与视察角无关的辐射源，称为朗伯源。2.1.3 黑体辐射1.确定黑体2.假如一个物体对于任何波长的电磁辐射都全部吸取，则这个物体是确定黑体。3.试验表明，当电磁波入射到一个不透亮的物体上，在物体上只出现对电磁波的反射现象和吸取现象时，这个物体的光谱吸取系数与光谱反射系数之和恒等于1。4.光谱吸取系数：当物体的温度为T，波长在 范围内，为吸取能量与入射能量之比。5.光谱反射系数：当物体的温度为T，波长在 范围内，为反射能量与入射能量之比。自然界中并不存在确定的黑体，好用的黑体是由人工方法制成的，它只是一种志向的黑体模型，基本结构是能保持恒定温度的空腔。人工制造的接近黑体的吸取体2.黑体辐射规律(1)普郎克公式(2)描述黑体辐射通量密度与温度、波长分布的关系。(3)H：普朗克常数6.6260755*10-34 JsK：玻尔兹曼常数，k=1.380658*10-23 WsK-1 C：光速;:波长（m）;T：确定温度（K）M：辐射出射度(2)斯忒藩玻尔兹曼定律 对普朗克定律在全波段内积分，得到斯蒂藩玻尔兹曼定律。辐射通量密度随温度增加而快速增加，与温度的4次方成正比。:斯蒂藩玻尔兹曼常数，（5.66970.00297）108Wm-2K-4（3）维恩位移定律b:常数，2897.80.4 m K黑体温度越高，曲线的顶峰就越往左移，即往波长短的方向移动。高温物体放射较短的电磁波，低温物体放射较长的电磁波。常温（如人体300K左右，放射电磁波的峰值波长9.66m）3.实际物体的辐射（1）基尔霍夫定律 给定温度下，任何地物的辐射出射度与吸取率之比是常数，即等于 同温度下黑体的辐射出射度。（2）实际物体的辐射 对于一般物体而言，须要引入放射率（热辐射率、比辐射率），表明物体的放射本事。实际物体的辐射出射度与同一温度下黑体辐射出射度的比值。放射率等于吸取率。好的吸取体也是好的放射体，假如不吸取某些波长的电磁波，也不放射该波长的电磁波。放射率与物质种类、表面状态、温度等有关，还与波长有关。依据放射率与波长的关系，辐射源可以分为：1）黑体2）灰体：3）选择性辐射体 (如线谱，带谱)没有显著的选择吸取，吸取率虽然小于1，但基本不随波长变更一般辐射体和放射率