電磁輻射與地物光譜

1、1 1）電磁波是電磁振動(dòng)的傳播。當(dāng)電磁振蕩進(jìn)入空間時(shí)，變化）電磁波是電磁振動(dòng)的傳播。當(dāng)電磁振蕩進(jìn)入空間時(shí)，變化 的磁場(chǎng)激發(fā)了變化的電場(chǎng)，使電磁振蕩在空間傳播，形成的磁場(chǎng)激發(fā)了變化的電場(chǎng)，使電磁振蕩在空間傳播，形成電電 磁波。磁波。 2 2）電磁波是橫波電磁波是橫波，質(zhì)點(diǎn)的震動(dòng)方向與波的傳播方向垂直，質(zhì)點(diǎn)的震動(dòng)方向與波的傳播方向垂直。 3）電磁波在真空中以光速傳播。）電磁波在真空中以光速傳播。 4）滿足方程：）滿足方程： f.=c (波動(dòng)性波動(dòng)性) ；E=h.f （粒子性）具有波粒二象性（粒子性）具有波粒二象性 kxtAsin 把電磁波作為粒子對(duì)待時(shí)，能量: E = hf h, Planks c

2、onstant (6.626 * 10-34 Js) 反射率反射率=（反射能量/入射總能量）*100%； 吸收率吸收率=（吸收能量/入射總能量）*100%； 透射率透射率= （透射反射能量/入射總能量）*100%。 電磁波譜定義：按照電磁波在真空中傳播的波長(zhǎng)或頻率，電磁波譜定義：按照電磁波在真空中傳播的波長(zhǎng)或頻率， 遞增或遞減排列，形成的一個(gè)連續(xù)譜帶。遞增或遞減排列，形成的一個(gè)連續(xù)譜帶。 微波波段(1mm-1m, 最常用1cm-1m) 遙感常用波段符號(hào)：遙感常用波段符號(hào)： P：30-100cm L: 15-30cm S: 7.5-15cm C: 3.75-7.5cm X: 2.4-3.75cm

3、 Ku: 1.57(1.7)-2.4cm K: 1.1-1.57(1.7)cm Ka: 0.75-1.1cm 輻照度（輻照度（I）：被輻射的物體表面單位面積上的輻射通量，記為: 。 輻射出射度輻射出射度(M)：溫度為T的輻射源物體表面單位面積上的輻射通量， 記為:。 )cos( A L 固體或液體，在任何溫度下都在發(fā)射各種波長(zhǎng)的電磁波固體或液體，在任何溫度下都在發(fā)射各種波長(zhǎng)的電磁波 ，這種由于物體中的分子、原子受到激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)，這種由于物體中的分子、原子受到激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn) 象稱為熱輻射。所輻射電磁波的特征僅與溫度有關(guān)。象稱為熱輻射。所輻射電磁波的特征僅與溫度有關(guān)。 （1 1）熱輻

4、射現(xiàn)象）熱輻射現(xiàn)象 2.1.3、黑體輻射、黑體輻射 物體可輻射能量也可吸收能量，當(dāng)輻射和吸收的能量物體可輻射能量也可吸收能量，當(dāng)輻射和吸收的能量 恰相等時(shí)稱為恰相等時(shí)稱為熱平衡熱平衡。此時(shí)物體溫度恒定不變。此時(shí)物體溫度恒定不變。 單色輻出度單色輻出度 d TdM TM ),( ),( 單位時(shí)間、單位表面積、單位時(shí)間、單位表面積、 上所輻射出的，單位波長(zhǎng)上所輻射出的，單位波長(zhǎng) 間隔中的能量。間隔中的能量。 輻射出射度輻射出射度 單位時(shí)間、單位表面積、單位時(shí)間、單位表面積、 上所輻射出的各種波長(zhǎng)上所輻射出的各種波長(zhǎng) 電磁波的能量。電磁波的能量。 0 ),()(dTMTM 能全部吸收各種波長(zhǎng)的輻射能

5、而不發(fā)生反射，折射和能全部吸收各種波長(zhǎng)的輻射能而不發(fā)生反射，折射和 透射的物體稱為絕對(duì)黑體。簡(jiǎn)稱黑體透射的物體稱為絕對(duì)黑體。簡(jiǎn)稱黑體 不透明的材料制成帶小孔的的空腔不透明的材料制成帶小孔的的空腔, ,可近似看作黑體。可近似看作黑體。 黑體模型黑體模型 研究黑體輻射的規(guī)律是了研究黑體輻射的規(guī)律是了 解一般物體熱輻射性質(zhì)的基解一般物體熱輻射性質(zhì)的基 礎(chǔ)。礎(chǔ)。 M= T4 為斯蒂芬一玻爾茲曼常數(shù)， =5.67 10-8W/m2K4。 能量與絕對(duì)溫度能量與絕對(duì)溫度T的的4次方成正比。次方成正比。 斯蒂芬一玻爾茲曼定律 TK / max 瑞利-金斯定律 hckT， M(, T) = 2pckT/4 kT

6、 hc e kThc 1 實(shí)際物體的輻射不同于絕對(duì)黑體的輻射，在相同溫度下， 實(shí)際物體的輻射出射度（輻射通量密度）比絕對(duì)黑體的要低。 地物發(fā)射某一波長(zhǎng)的輻射出射度（輻射通量密度）與同 溫下黑體在同一波長(zhǎng)上的輻射出射度之比，稱地物光譜發(fā)射地物光譜發(fā)射 率率（emissivity）(也稱比輻射率)，即： = M /M 其值介于0和1之間，作為比較一輻射源接近黑體的程度。 不同地物有不同的，同一地物在不同波段的波譜發(fā)射率也 不同。 基爾霍夫定律基爾霍夫定律 圖中腔內(nèi)四個(gè)物體B0，B1，B2，B3。 首先腔內(nèi)是真空，能量交換不能以傳導(dǎo)和對(duì)流進(jìn)行，只能以輻射 方式完成； 其次，空腔內(nèi)保持恒溫，因此每個(gè)物體向外輻射和吸收的能量必 然相等。Mi為輻射出射度，i為吸收系數(shù)，Ii為輻照度。 基爾霍夫證明：基爾霍夫證明： 僅與波長(zhǎng)和溫度有關(guān)，與物體