《大氣與環(huán)境光學(xué)》課程教學(xué)大綱

1、大氣與環(huán)境光學(xué)Atmospheric and Environmental Optics一、課程基本情況課程類別：專業(yè)任選課課程學(xué)分： 2 學(xué)分課程總學(xué)時： 32 學(xué)時，其中講課： 32 學(xué)時，實驗（含上機）： 0學(xué)時，課外 0學(xué)時課程性質(zhì)：選修開課學(xué)期：第7學(xué)期先修課程：光學(xué)、光譜學(xué)與光譜技術(shù)適用專業(yè)：光信息科學(xué)與技術(shù)教材：劉玉柱，大氣與環(huán)境光學(xué)自編講義，2016開課單位：物理與光電工程學(xué)院光電工程系二、課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)大氣與環(huán)境光學(xué)是綜合概述大氣環(huán)境、大氣光學(xué)和環(huán)境光學(xué)的一門新學(xué)科，主要教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)分以下三個部分：一、介紹大氣環(huán)境相關(guān)知識，包括大氣的結(jié)構(gòu)、各層大氣的熱力學(xué)特征、大氣

2、的溫度、大氣的組成、大氣污染、底層大氣的溫度和大氣的穩(wěn)定度、逆溫、大氣湍流等。并著重從光學(xué)角度去認(rèn)識三大洲際性大氣環(huán)境問題（酸雨、臭氧空洞、溫室效應(yīng)）。二、詳細(xì)介紹在大氣環(huán)境監(jiān)測和檢測中的有著重要應(yīng)用的光學(xué)技術(shù)以及光譜學(xué)手段。包括紅外光譜技術(shù)、拉曼光譜技術(shù)（含表面增強拉曼光譜技術(shù)）、紫外可見吸收光譜技術(shù)、熒光光譜技術(shù)、差分吸收光譜技術(shù)、激光質(zhì)譜技術(shù)等以及它們在環(huán)境監(jiān)測和檢測中的重要應(yīng)用實例。三、詳細(xì)介紹大氣光學(xué)相關(guān)知識。包括大氣光學(xué)基本規(guī)律的研究，如大氣折射、大氣散射等，它們是大氣光學(xué)的基礎(chǔ)，也是物理學(xué)的一部分。大氣光學(xué)特性的研究，如大氣消光、大氣吸收、大氣能見度、大氣渾濁度、大氣透明度、天空

3、亮度等。并選講2-3種較新的大氣光學(xué)探測技術(shù)手段。三、教學(xué)內(nèi)容和要求第1章大氣環(huán)境（10）1.1大氣環(huán)境與污染（4）（1）了解大氣溫度和水汽，大氣污染定義及定義中涉及的幾個概念及種類；（2）理解大氣污染概況、危害、大氣邊界層的特性、大氣湍流、以及湍流對激光場傳輸?shù)挠绊?；?）掌握大氣的結(jié)構(gòu)、各層大氣的熱力學(xué)特征、大氣的溫度、大氣的組成、大氣污染的影響和危害、底層大氣的溫度和大氣的穩(wěn)定度，逆溫；重點：大氣的結(jié)構(gòu)、各層大氣的熱力學(xué)特征、大氣的穩(wěn)定度難點：逆溫天氣1.2三大大氣環(huán)境問題（6）（1）了解酸性物質(zhì)的長距離輸送，對流層臭氧變化對生態(tài)環(huán)境的影響，氣候變化對人類生存環(huán)境的影響；（2）理解酸雨對

4、生態(tài)環(huán)境的影響和危害，大氣臭氧層的保護(hù)措施；（3）掌握酸雨及大氣環(huán)境酸化，酸雨的來源和形成機理，大氣臭氧層及空洞，大氣臭氧破壞的光化學(xué)機理，大氣臭氧層對生物圈的保護(hù)的光學(xué)機理，大氣臭氧層的破壞情況及其嚴(yán)重后果，對流層中的臭氧分布，大氣溫室氣體與氣候變化之間的關(guān)系，大氣溫室氣體的種類、來源及其分布；重點：大氣臭氧破壞的光化學(xué)機理，對流層中的臭氧分布，大氣溫室氣體與氣候變化之間的關(guān)系；難點：酸雨的來源和形成機理；第2章環(huán)境光學(xué)（12）2.1紅外光譜技術(shù)和拉曼光譜技術(shù)（4）（1）了解紅外光譜與拉曼光譜的異同點；（2）理解表面增強拉曼光譜技術(shù)及應(yīng)用；（3）掌握紅外光譜和拉曼光譜的原理、實驗裝置以及在環(huán)

5、境監(jiān)測和檢測的應(yīng)用；重點：紅外光譜和拉曼光譜的原理、實驗裝置以及在環(huán)境監(jiān)測和檢測的應(yīng)用；難點：紅外光譜和拉曼光譜在環(huán)境監(jiān)測和檢測的應(yīng)用；2.2激光質(zhì)譜技術(shù)（4）（1）了解激光質(zhì)譜技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測中應(yīng)用；（2）理解激光質(zhì)譜技術(shù)在大氣環(huán)境中的在線監(jiān)測；（3）掌握激光質(zhì)譜技術(shù)的原理、優(yōu)點、實驗裝置以及其在汽車尾氣監(jiān)測中的應(yīng)用；重點：激光質(zhì)譜技術(shù)的原理、優(yōu)點、實驗裝置；難點：激光質(zhì)譜技術(shù)的原理，以及在實驗上如何實現(xiàn)汽車尾氣的監(jiān)測；2.3紫外可見吸收光譜技術(shù)和熒光光譜技術(shù)（4）（1）了解激光質(zhì)譜技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測中應(yīng)用；（2）理解紫外可見吸收光譜技術(shù)和熒光光譜技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用實例；（3）掌握紫外可見吸收

6、光譜技術(shù)和熒光光譜技術(shù)原理、實驗裝置以及在環(huán)境監(jiān)測和檢測的應(yīng)用；重點：紫外可見吸收光譜技術(shù)和熒光光譜技術(shù)原理、實驗裝置；難點：紫外可見吸收光譜技術(shù)和熒光光譜技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測和檢測的應(yīng)用；第3章大氣光學(xué)（10）3.1大氣光學(xué)基本規(guī)律和特性（4）（1）了解大氣光象，包括朝晚霞、天空顏色等大氣光象；（2）理解大氣光學(xué)特性，如大氣消光、大氣吸收、大氣能見度等；（3）掌握大氣光學(xué)基本規(guī)律，如大氣折射、大氣散射等；重點：大氣光學(xué)基本規(guī)律，如大氣折射、大氣散射；難點：大氣消光、大氣吸收、大氣能見度等光學(xué)特性的測量；3.2大氣光學(xué)探測技術(shù)選講（以差分吸收光譜技術(shù)為例）（6）（1）了解差分吸收光譜技術(shù)和差分吸收雷達(dá)的主要應(yīng)用；（2）理解差分吸收光譜技術(shù)、差分吸收雷達(dá)的實驗裝置等；（3）掌握差分吸收光譜技術(shù)、差分吸收雷達(dá)的工作原理；重點：差分吸收光譜技術(shù)、差分吸收雷達(dá)的工作原理；難點：差分吸收光譜技術(shù)、差分吸收雷達(dá)的應(yīng)用實例分析。四、課程考核（1）作業(yè)等：作業(yè)： 2 次，課程論文：1 篇；（2）考核方式：閉卷考試（3）總評成績計算方式：平時成績30%、期末考試成績70%五、