第02講 遙感物理基礎(chǔ)之一_電磁波譜與電磁輻射

1、遙感地質(zhì)學(xué)遙感地質(zhì)學(xué) Remote Sensing Geology遙感物理基礎(chǔ)（遙感物理基礎(chǔ)（1）電磁波譜與電磁輻射電磁波譜與電磁輻射河北工程大學(xué)資源學(xué)院河北工程大學(xué)資源學(xué)院遙感地質(zhì)學(xué)章節(jié)內(nèi)容遙感地質(zhì)學(xué)章節(jié)內(nèi)容第一章第一章 緒論緒論第二章第二章 遙感物理基礎(chǔ)（電磁輻射與電磁波譜）遙感物理基礎(chǔ)（電磁輻射與電磁波譜）第三章第三章 遙感成像原理與圖像特征遙感成像原理與圖像特征第四章第四章 遙感圖像處理遙感圖像處理第五章第五章 遙感圖像地質(zhì)解譯標(biāo)志遙感圖像地質(zhì)解譯標(biāo)志第六章第六章 遙感圖像地貌解譯遙感圖像地貌解譯第七章第七章 遙感圖像的巖性解譯遙感圖像的巖性解譯第八章第八章 遙感圖像構(gòu)造解譯遙感圖像構(gòu)

2、造解譯第九章第九章 遙感應(yīng)用遙感應(yīng)用上次內(nèi)容回顧上次內(nèi)容回顧1、遙感的基本概念、遙感的基本概念2、遙感探測(cè)系統(tǒng)的組成部分、遙感探測(cè)系統(tǒng)的組成部分3、遙感與常規(guī)調(diào)查手段相比所具有的特點(diǎn)、遙感與常規(guī)調(diào)查手段相比所具有的特點(diǎn)4、遙感地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容、遙感地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容從遠(yuǎn)處探測(cè)、感知物體或事物的技術(shù)。即不直接接觸物從遠(yuǎn)處探測(cè)、感知物體或事物的技術(shù)。即不直接接觸物體本身，從遠(yuǎn)處通過各種傳感器探測(cè)和接收來自目標(biāo)物體本身，從遠(yuǎn)處通過各種傳感器探測(cè)和接收來自目標(biāo)物體的信息，經(jīng)過信息的傳輸及其處理分析，來識(shí)別物體體的信息，經(jīng)過信息的傳輸及其處理分析，來識(shí)別物體的屬性及其分布等特征的綜合技術(shù)。的屬性及其分布等

3、特征的綜合技術(shù)。遙感技術(shù)系統(tǒng)：遙感平臺(tái)和遙（傳）感器，地面接收站，遙感技術(shù)系統(tǒng)：遙感平臺(tái)和遙（傳）感器，地面接收站，圖像處理和解譯分析圖像處理和解譯分析大面積的同步觀測(cè)大面積的同步觀測(cè) 時(shí)效性好，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，快速更新監(jiān)控范圍數(shù)據(jù)時(shí)效性好，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，快速更新監(jiān)控范圍數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的綜合性和可比性數(shù)據(jù)的綜合性和可比性 經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性局限性局限性（1）各類地質(zhì)體和電磁輻射（反射、吸收、發(fā)射等）各類地質(zhì)體和電磁輻射（反射、吸收、發(fā)射等）特性，及測(cè)試、分析與應(yīng)用；特性，及測(cè)試、分析與應(yīng)用；（2）遙感數(shù)據(jù)資料地學(xué)信息提取原理與方法；）遙感數(shù)據(jù)資料地學(xué)信息提取原理與方法；（3）遙感圖像的地質(zhì)解譯與編圖；）遙感圖像的地

4、質(zhì)解譯與編圖；（4）遙感技術(shù)在地質(zhì)各個(gè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用和實(shí)效評(píng)價(jià)。）遙感技術(shù)在地質(zhì)各個(gè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用和實(shí)效評(píng)價(jià)。第二章 遙感物理基礎(chǔ) 本章主要內(nèi)容電磁波譜與電磁輻射的概念地球大氣對(duì)電磁輻射傳輸?shù)挠绊懙厍蜉椛渑c地物波譜特征彩色原理（色度學(xué)）一、電磁波譜與電磁輻射一、電磁波譜與電磁輻射 電磁波譜電磁波譜電磁波的概念電磁波的概念電磁波的性質(zhì)電磁波的性質(zhì)電磁波譜的概念電磁波譜的概念 電磁輻射電磁輻射電磁輻射的度量電磁輻射的度量電磁輻射規(guī)律電磁輻射規(guī)律電磁波的概念電磁波的概念電磁波：電磁波：也叫電磁輻射，是電磁振蕩在空間的傳播。也叫電磁輻射，是電磁振蕩在空間的傳播。一、電磁波譜與電磁輻射一、電磁波譜與電磁

5、輻射什么是波？什么是波？波（波動(dòng)）：波是振動(dòng)在空間的傳播，各質(zhì)點(diǎn)在平衡位置振波（波動(dòng)）：波是振動(dòng)在空間的傳播，各質(zhì)點(diǎn)在平衡位置振動(dòng)而能量向前傳播的現(xiàn)象。動(dòng)而能量向前傳播的現(xiàn)象。按介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)傳遞能量的方式波分為：按介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)傳遞能量的方式波分為：機(jī)械波：機(jī)械波：聲波、水波和地震波聲波、水波和地震波電磁波：電磁波：由振源發(fā)出的電磁振蕩來傳播傳遞能量。由振源發(fā)出的電磁振蕩來傳播傳遞能量。按質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系，波分為按質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系，波分為橫波橫波和和縱波縱波1864年，英國(guó)科學(xué)家麥克斯韋在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象的基年，英國(guó)科學(xué)家麥克斯韋在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，建立了

6、完整的電磁波理論。他斷定電磁波的存在，推礎(chǔ)上，建立了完整的電磁波理論。他斷定電磁波的存在，推導(dǎo)出電磁波與光具有同樣的傳播速度。根據(jù)麥克斯韋理論，導(dǎo)出電磁波與光具有同樣的傳播速度。根據(jù)麥克斯韋理論，任何變化的電場(chǎng)周圍都會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，而變化的磁場(chǎng)又任何變化的電場(chǎng)周圍都會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，而變化的磁場(chǎng)又會(huì)在它周圍感應(yīng)出變化的電場(chǎng)。電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā)并向外會(huì)在它周圍感應(yīng)出變化的電場(chǎng)。電場(chǎng)和磁場(chǎng)相互激發(fā)并向外傳播，這就是電磁波。傳播，這就是電磁波。1887年德國(guó)物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。年德國(guó)物理學(xué)家赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在。電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度電磁波的電場(chǎng)強(qiáng)度E、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度M

7、、傳播方向、傳播方向C之間始終保之間始終保持垂直的關(guān)系。是一種橫波。持垂直的關(guān)系。是一種橫波。電磁波可以用電磁波可以用波長(zhǎng)（頻率）、強(qiáng)度、傳播方向、偏振面波長(zhǎng)（頻率）、強(qiáng)度、傳播方向、偏振面這四這四個(gè)物理量加以描述。個(gè)物理量加以描述。電磁波的性質(zhì)電磁波的性質(zhì)1.1.電磁波不需要介質(zhì)，在真空中以光速傳播，電磁波不需要介質(zhì)，在真空中以光速傳播，并滿足以下關(guān)系式：并滿足以下關(guān)系式：一、電磁波譜與電磁輻射一、電磁波譜與電磁輻射2.2.電磁波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生一系列電磁波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生一系列現(xiàn)象：反射、折射、吸收、透射、散射。現(xiàn)象：反射、折射、吸收、透射、散射。3.3.電磁波的疊加原理和

8、相干性電磁波的疊加原理和相干性4.4.電磁波的衍射電磁波的衍射5.5.電磁波的偏振（極化）電磁波的偏振（極化）一、電磁波譜與電磁輻射一、電磁波譜與電磁輻射電磁波的性質(zhì)電磁波的性質(zhì)疊加：當(dāng)振動(dòng)方向和振動(dòng)頻率疊加：當(dāng)振動(dòng)方向和振動(dòng)頻率均不同均不同的多列波在空間相遇的多列波在空間相遇時(shí)，相遇點(diǎn)的時(shí)，相遇點(diǎn)的復(fù)合振動(dòng)復(fù)合振動(dòng)等于各列波在等于各列波在該點(diǎn)的矢量和該點(diǎn)的矢量和，而在而在其它位置每一列波仍保持原有的特征其它位置每一列波仍保持原有的特征，因此，波的傳播是，因此，波的傳播是獨(dú)立的，這就是疊加原理。獨(dú)立的，這就是疊加原理。相干：兩列頻率、振動(dòng)方向、相位都相同或相位差恒定的相干：兩列頻率、振動(dòng)方向、

9、相位都相同或相位差恒定的電磁波疊加時(shí)，某些部位處于振動(dòng)永遠(yuǎn)加強(qiáng)，而另一些部電磁波疊加時(shí)，某些部位處于振動(dòng)永遠(yuǎn)加強(qiáng)，而另一些部位則處于振動(dòng)永遠(yuǎn)減弱或完全抵消的現(xiàn)象。位則處于振動(dòng)永遠(yuǎn)減弱或完全抵消的現(xiàn)象。波長(zhǎng)較長(zhǎng)的電磁波干涉現(xiàn)象較明顯，利用干涉微波技術(shù)，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的電磁波干涉現(xiàn)象較明顯，利用干涉微波技術(shù)，可以記載微波的相位信息，這一技術(shù)已運(yùn)用于微波干涉雷可以記載微波的相位信息，這一技術(shù)已運(yùn)用于微波干涉雷達(dá)測(cè)量三維地形上。達(dá)測(cè)量三維地形上。相干作用的結(jié)果使得影像產(chǎn)生顆粒狀或斑點(diǎn)，影響人們對(duì)相干作用的結(jié)果使得影像產(chǎn)生顆粒狀或斑點(diǎn)，影響人們對(duì)圖像的解譯。圖像的解譯。電磁波在傳播過程中繞過障礙物而傳播到其背

10、后的現(xiàn)象稱電磁波在傳播過程中繞過障礙物而傳播到其背后的現(xiàn)象稱為衍射。為衍射。在設(shè)計(jì)遙感器物鏡的孔徑時(shí)要考慮衍射問題。在設(shè)計(jì)遙感器物鏡的孔徑時(shí)要考慮衍射問題。電磁波是交變電磁場(chǎng)在空間的傳播，在傳播過程中，電場(chǎng)電磁波是交變電磁場(chǎng)在空間的傳播，在傳播過程中，電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度和傳播方向三者之間始終保持垂直。在強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度和傳播方向三者之間始終保持垂直。在遙感技術(shù)中，人們更重視電場(chǎng)強(qiáng)度在傳播中發(fā)生的變化，遙感技術(shù)中，人們更重視電場(chǎng)強(qiáng)度在傳播中發(fā)生的變化，因?yàn)橹挥须妶?chǎng)強(qiáng)度才對(duì)感光材料產(chǎn)生感光作用和對(duì)人的視因?yàn)橹挥须妶?chǎng)強(qiáng)度才對(duì)感光材料產(chǎn)生感光作用和對(duì)人的視覺產(chǎn)生生理作用。通常電場(chǎng)強(qiáng)度在垂直于傳播方向

11、的平面覺產(chǎn)生生理作用。通常電場(chǎng)強(qiáng)度在垂直于傳播方向的平面上，各向振幅是相等的，上，各向振幅是相等的，若其總是固定在某個(gè)方向振動(dòng)，若其總是固定在某個(gè)方向振動(dòng)，則稱為電磁波在該方向被極化（偏振）。則稱為電磁波在該方向被極化（偏振）。電場(chǎng)矢量與入射面（地面）法平面關(guān)系有：電場(chǎng)矢量與入射面（地面）法平面關(guān)系有：水平極化水平極化H方式：二者互相垂直方式：二者互相垂直垂直極化垂直極化V方式，二者互相平行方式，二者互相平行極化現(xiàn)象是影響微波圖像灰度的一個(gè)重要因素，主要應(yīng)用極化現(xiàn)象是影響微波圖像灰度的一個(gè)重要因素，主要應(yīng)用于偏振攝影、雷達(dá)成像和激光技術(shù)中。于偏振攝影、雷達(dá)成像和激光技術(shù)中。6.6.電磁波的色散

12、電磁波的色散7.7.電磁波的多普勒效應(yīng)電磁波的多普勒效應(yīng)8.8.電磁波的波粒二象性電磁波的波粒二象性一、電磁波譜與電磁輻射一、電磁波譜與電磁輻射電磁波的性質(zhì)電磁波的性質(zhì)電磁波在真空中傳播時(shí)，波速與波長(zhǎng)、頻率無關(guān)。但當(dāng)進(jìn)入電磁波在真空中傳播時(shí)，波速與波長(zhǎng)、頻率無關(guān)。但當(dāng)進(jìn)入介質(zhì)時(shí)，不同波長(zhǎng)的光波在同一介質(zhì)中的波速就有差異。例介質(zhì)時(shí)，不同波長(zhǎng)的光波在同一介質(zhì)中的波速就有差異。例如，太陽光在通過棱鏡后分解為七色光，這就是如，太陽光在通過棱鏡后分解為七色光，這就是色散現(xiàn)象色散現(xiàn)象。電磁輻射源與觀察者相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起電磁輻射頻率改變的現(xiàn)象。電磁輻射源與觀察者相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起電磁輻射頻率改變的現(xiàn)象。電子測(cè)速原理。

13、電子測(cè)速原理。 波動(dòng)性：波動(dòng)性：電磁波是以波動(dòng)的形式在空間傳播，主要電磁波是以波動(dòng)的形式在空間傳播，主要表現(xiàn)表現(xiàn)在它的時(shí)空周期性，可以用波長(zhǎng)、速度、周期和頻率來表在它的時(shí)空周期性，可以用波長(zhǎng)、速度、周期和頻率來表示，主要表現(xiàn)在干涉、衍射、偏振、折射等現(xiàn)象。示，主要表現(xiàn)在干涉、衍射、偏振、折射等現(xiàn)象。粒子性：它是由密集的光子微粒流組成的，電磁輻射粒子性：它是由密集的光子微粒流組成的，電磁輻射的實(shí)質(zhì)是光子微粒流的有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)。的實(shí)質(zhì)是光子微粒流的有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)。電磁波的粒子性，電磁波的粒子性，使得電磁輻射的能量具有統(tǒng)計(jì)性。光電效應(yīng)、康普頓效使得電磁輻射的能量具有統(tǒng)計(jì)性。光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)（應(yīng)（X射

14、線被輕物質(zhì)散射出現(xiàn)了波長(zhǎng)大于原波長(zhǎng)的現(xiàn)象，射線被輕物質(zhì)散射出現(xiàn)了波長(zhǎng)大于原波長(zhǎng)的現(xiàn)象，光子與電子碰撞理論）光子與電子碰撞理論）波粒二象性的程度與電磁波的波長(zhǎng)有關(guān)：波長(zhǎng)愈短，輻波粒二象性的程度與電磁波的波長(zhǎng)有關(guān)：波長(zhǎng)愈短，輻射的粒子性愈明顯；波長(zhǎng)愈長(zhǎng)，輻射的波動(dòng)特性愈明顯。射的粒子性愈明顯；波長(zhǎng)愈長(zhǎng)，輻射的波動(dòng)特性愈明顯。短波主要表現(xiàn)為粒子性，長(zhǎng)波則表現(xiàn)為波動(dòng)性。短波主要表現(xiàn)為粒子性，長(zhǎng)波則表現(xiàn)為波動(dòng)性。電磁波譜電磁波譜 定義：各種電磁波按其波長(zhǎng)（或頻率）的大小依次排列形成的圖表，就叫電磁波譜。一、電磁波譜與電磁輻射一、電磁波譜與電磁輻射 各類電磁輻射的產(chǎn)生機(jī)理以及它們與物質(zhì)的相互作用特點(diǎn)一、電

15、磁波譜與電磁輻射一、電磁波譜與電磁輻射電磁波譜電磁波譜遙感常用的電磁波波段紫外波段紫外波段可見光波段可見光波段紅外波段紅外波段微波微波紫外波段：紫外波段：0.01-0.38m，波長(zhǎng)小于，波長(zhǎng)小于0.28m的紫外線，在的紫外線，在通過大氣層時(shí)被臭氧層及其它成分吸收。只有波長(zhǎng)通過大氣層時(shí)被臭氧層及其它成分吸收。只有波長(zhǎng)0.28-0.38m的紫外線，部分能穿過大氣層，但散射嚴(yán)重，只有的紫外線，部分能穿過大氣層，但散射嚴(yán)重，只有部分投射到地面，可以作為遙感的輻射源，稱為攝影紫外。部分投射到地面，可以作為遙感的輻射源，稱為攝影紫外。碳酸鹽巖分布、水面油污染。碳酸鹽巖分布、水面油污染?？梢姽獠ǘ危嚎梢姽獠?/p>

16、段：0.38-0.76 m，人的視覺能見到的電磁波段，人的視覺能見到的電磁波段，可以用棱鏡分為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七色光?？煽梢杂美忡R分為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七色光?？捎脭z影、掃描等各種方式成像。鑒別地物特征的主要波段。用攝影、掃描等各種方式成像。鑒別地物特征的主要波段。是遙感最常用的波段。是遙感最常用的波段。紅外波段紅外波段 ：0.76-1000 m。 近紅外近紅外：0.76-3.0 m，近紅外近紅外又稱光紅外或又稱光紅外或反射反射 紅外紅外：0.76-1.3 m可使膠片感光，攝影紅外?？墒鼓z片感光，攝影紅外。 中紅外中紅外：3.0-6.0 m； 遠(yuǎn)紅外遠(yuǎn)紅外：6.0-15.0

17、m；中紅外和遠(yuǎn)紅外又稱；中紅外和遠(yuǎn)紅外又稱熱紅外，熱紅外，可可以探測(cè)地物的溫度及與溫度有關(guān)的性質(zhì)。以探測(cè)地物的溫度及與溫度有關(guān)的性質(zhì)。 超遠(yuǎn)紅外超遠(yuǎn)紅外：15-1000 m。微波：微波：1mm-1m。毫米波毫米波1mm-10cm，厘米波，厘米波1cm-10cm，分米波，分米波10cm-1m。微波遙感的微波遙感的最大優(yōu)點(diǎn)最大優(yōu)點(diǎn)是它的是它的全天時(shí)和全天候能力全天時(shí)和全天候能力。由于微。由于微波的穿透能力較可見光和紅外波為強(qiáng)，所以它不怕云、植波的穿透能力較可見光和紅外波為強(qiáng)，所以它不怕云、植被及其他人為遮蔽物的阻擋。但由于微波的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，因被及其他人為遮蔽物的阻擋。但由于微波的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，因而所獲的

18、圖像空間分辨率較低，針對(duì)微波遙感這方面的弱而所獲的圖像空間分辨率較低，針對(duì)微波遙感這方面的弱點(diǎn)，許多相應(yīng)的改進(jìn)技術(shù)一直在發(fā)展中，比如各種相干信點(diǎn)，許多相應(yīng)的改進(jìn)技術(shù)一直在發(fā)展中，比如各種相干信號(hào)處理技術(shù)（合成孔徑技術(shù)、相控技術(shù)等）等。號(hào)處理技術(shù)（合成孔徑技術(shù)、相控技術(shù)等）等。 微波遙感有主動(dòng)與被動(dòng)之分，具有穿透能力強(qiáng)，發(fā)展?jié)撐⒉ㄟb感有主動(dòng)與被動(dòng)之分，具有穿透能力強(qiáng)，發(fā)展?jié)摿Υ?。力大。在農(nóng)林、地質(zhì)、水文、考古和全球環(huán)境探測(cè)中都有在農(nóng)林、地質(zhì)、水文、考古和全球環(huán)境探測(cè)中都有重要應(yīng)用。重要應(yīng)用。一、電磁波譜與電磁輻射一、電磁波譜與電磁輻射電磁波譜電磁波譜電磁輻射的度量v電磁輻射源v電磁輻射的度量一、

19、電磁波譜與電磁輻射一、電磁波譜與電磁輻射任何物體都可以向外輻射電磁波。任何物體都可以向外輻射電磁波。自然輻射源：太陽、地球。自然輻射源：太陽、地球。人工輻射源：雷達(dá)、激光、燃燒的爐子、人工輻射源：雷達(dá)、激光、燃燒的爐子、X射線發(fā)生器。射線發(fā)生器。輻射是能量，電磁波傳播的是電磁能量。輻射是能量，電磁波傳播的是電磁能量。遙感探測(cè)就是遙感探測(cè)就是測(cè)定輻射能量測(cè)定輻射能量（光度）。（光度）。輻射能量（輻射能量（W）輻射通量（輻射通量（）輻射通量密度（輻射通量密度（E）輻照度（輻照度（I）輻射出射度（輻射出射度（M）輻射亮度（輻射亮度（L）電磁輻射的能量，單位電磁輻射的能量，單位J單位時(shí)間內(nèi)通過某一面積

20、的電磁輻射的能單位時(shí)間內(nèi)通過某一面積的電磁輻射的能量，單位量，單位W。光通量單位為流明。光通量單位為流明lm。單位時(shí)間通過單位面積的輻射能量。單位時(shí)間通過單位面積的輻射能量。輻照度（輻照度（I）：）： 被輻射物體表面單位面積上的輻射通量；被輻射物體表面單位面積上的輻射通量；輻射出射度（輻射出射度（M）：輻射源物體表面單位面積上的輻射通量。）：輻射源物體表面單位面積上的輻射通量。輻射亮度（輻射亮度（L）：面狀輻射源在某一方向上單位投影面積、）：面狀輻射源在某一方向上單位投影面積、單位立體角內(nèi)的輻射能量。單位是單位立體角內(nèi)的輻射能量。單位是W/(sr.m2)朗伯源：輻射亮度朗伯源：輻射亮度L與觀察

21、角度無關(guān)的輻射源。如粗糙的表與觀察角度無關(guān)的輻射源。如粗糙的表面（近似），涂面（近似），涂MgO的表面（近似）用作光譜測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)的表面（近似）用作光譜測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)板，太陽（近似），絕對(duì)黑體。板，太陽（近似），絕對(duì)黑體。電磁輻射的規(guī)律v熱輻射v黑體輻射v實(shí)際物體輻射實(shí)際物體輻射v太陽輻射和地球輻射一、電磁波譜與電磁輻射一、電磁波譜與電磁輻射絕對(duì)黑體絕對(duì)黑體黑體輻射規(guī)律黑體輻射規(guī)律普朗克公式普朗克公式 斯忒藩斯忒藩-玻爾茲曼定律玻爾茲曼定律 維恩位移定律維恩位移定律熱輻射：由物體內(nèi)部粒子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電磁熱輻射：由物體內(nèi)部粒子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電磁輻射，（紅外輻射：任何溫度高于絕對(duì)零度輻射，（紅外輻射：任何

22、溫度高于絕對(duì)零度的物體都存在著分子熱運(yùn)動(dòng)，并能產(chǎn)生中、的物體都存在著分子熱運(yùn)動(dòng)，并能產(chǎn)生中、遠(yuǎn)紅外的電磁輻射）。遠(yuǎn)紅外的電磁輻射）。熱輻射能量的度量：溫度。熱輻射能量的度量：溫度。理想的標(biāo)準(zhǔn)熱輻射體參照源絕對(duì)黑體。理想的標(biāo)準(zhǔn)熱輻射體參照源絕對(duì)黑體。在任何溫度下，對(duì)各種波長(zhǎng)的電磁輻射的吸收系在任何溫度下，對(duì)各種波長(zhǎng)的電磁輻射的吸收系數(shù)數(shù)恒等于恒等于1（即全部吸收（即全部吸收100% ）的物體稱為）的物體稱為“絕絕對(duì)黑體對(duì)黑體”，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱“黑體黑體”，也稱，也稱“普朗克輻射體普朗克輻射體”。熱輻射自然界不存在絕對(duì)黑體，熱輻射自然界不存在絕對(duì)黑體，黑色的煙煤、恒黑色的煙煤、恒星、太陽是接近絕對(duì)黑體

23、的輻射源。星、太陽是接近絕對(duì)黑體的輻射源。黑體輻射規(guī)律黑體輻射規(guī)律1、普朗克公式、普朗克公式 2、斯忒藩、斯忒藩-玻爾茲曼定律玻爾茲曼定律 3、維恩位移定律、維恩位移定律一、電磁波譜與電磁輻射一、電磁波譜與電磁輻射1、普朗克公式：、普朗克公式：描述黑體輻射出射度與溫度、描述黑體輻射出射度與溫度、波長(zhǎng)分布的關(guān)系。波長(zhǎng)分布的關(guān)系。 一、電磁波譜與電磁輻射一、電磁波譜與電磁輻射黑體輻射規(guī)律黑體輻射規(guī)律不同溫度下的黑體輻射不同溫度下的黑體輻射2、斯忒藩、斯忒藩-玻爾茲曼玻爾茲曼(Stefan-Boltzmann)定律定律: 絕對(duì)黑體的總輻射出射度與黑體溫度的四絕對(duì)黑體的總輻射出射度與黑體溫度的四次方成

24、正比。次方成正比。 M(T)M(T)TT4 4 式中式中為斯忒藩波爾茲曼常數(shù)，為斯忒藩波爾茲曼常數(shù)， 5.675.6710108 8 W/(m W/(m2 2KK4 4） 一、電磁波譜與電磁輻射一、電磁波譜與電磁輻射黑體輻射規(guī)律黑體輻射規(guī)律3、維恩位移定律、維恩位移定律(Wiens displacement lawWiens displacement law) 黑體的光譜出射度極值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)max與溫度T成反比。 式中b為常數(shù)，b2.898103（mK） 該定律反映出，隨著黑體溫度的升高（或降低）， max向短波（或長(zhǎng)波）方向變化。一、電磁波譜與電磁輻射一、電磁波譜與電磁輻射黑體輻射規(guī)律黑體輻

25、射規(guī)律maxTb黑體輻射的三個(gè)特性黑體輻射的三個(gè)特性輻射通量密度隨波長(zhǎng)連續(xù)變化，每條曲線只有一個(gè)最大值。溫度越高，輻射通量密度越大，不同溫度的曲線不同。隨著溫度的升高，輻射最大值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)越往左移即向短波方向移動(dòng)。一、電磁波譜與電磁輻射一、電磁波譜與電磁輻射黑體輻射規(guī)律黑體輻射規(guī)律實(shí)際物體輻射實(shí)際物體輻射基爾霍夫定律基爾霍夫定律實(shí)際物體輻射公式實(shí)際物體輻射公式物體的熱慣量物體的熱慣量按發(fā)射輻射特征，物體分為：按發(fā)射輻射特征，物體分為：黑體黑體灰體灰體選擇性輻射體選擇性輻射體一、電磁波譜與電磁輻射一、電磁波譜與電磁輻射實(shí)際物體的比輻射率（發(fā)射率、吸收系數(shù)）：實(shí)際物體的比輻射率（發(fā)射率、吸收系數(shù)

26、）：實(shí)際物體輻射出射度與黑體輻射出射度之比。實(shí)際物體輻射出射度與黑體輻射出射度之比。黑體：黑體：它的發(fā)射輻射最大（發(fā)射率為它的發(fā)射輻射最大（發(fā)射率為1）發(fā)射率與）發(fā)射率與波長(zhǎng)無關(guān)，反射率、透射率均為波長(zhǎng)無關(guān)，反射率、透射率均為0；灰體灰體(grey body)：對(duì)于各種波長(zhǎng)的電磁波，吸收系對(duì)于各種波長(zhǎng)的電磁波，吸收系數(shù)為常數(shù)（即吸收系數(shù)與波長(zhǎng)無關(guān)）的物體稱為數(shù)為常數(shù)（即吸收系數(shù)與波長(zhǎng)無關(guān)）的物體稱為“灰體灰體”。其吸收系數(shù)介于。其吸收系數(shù)介于0與與1之間。之間。選擇性輻射體（選擇性輻射體（selective body），），發(fā)射發(fā)射本領(lǐng)隨波長(zhǎng)的變化而變化的物體（具有選本領(lǐng)隨波長(zhǎng)的變化而變化的物體（具有選擇性吸收）。這類輻射體的輻射頻譜曲線擇性吸收）。這類輻射體的輻射頻譜曲線有明顯的最大值和最小值。有明顯的最大值和最小值。 基爾霍夫定律：基爾霍夫定律： 在給定溫度下，任何物體的輻射出射度與吸收系在給定溫度下，任何物體的輻射出射度與吸收系數(shù)之比是一個(gè)常數(shù)。數(shù)之比是一個(gè)常數(shù)。一、電磁波譜與電磁輻射一、電磁波譜與電磁輻射實(shí)際物體輻射實(shí)際物體輻射由基爾霍夫定律可知：由基爾霍夫定律可知： 溫度相同的甲乙兩物體，對(duì)于某波長(zhǎng)的輻射，如果甲比乙溫度相同的甲乙兩物體，對(duì)于某波長(zhǎng)的輻射，如果甲比乙