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1、第二章-电磁辐射的基本原理..2.1电磁波的基本特性电磁波是交变电磁场在空间的传播，它是物质运动、能量传递的一种特殊形式。基本特征：1.是一种横波2.在真空以光速传播3.具有波粒二象性：电磁辐射：电磁波能量的传递过程。电磁波在传递过程中遵循波的发射、吸收、反射、透射等传播规律。电磁波谱将各种电磁波按其波长（或频率）的大小,依次排列画成的图表。2.2电磁辐射源物体的热辐射热辐射：任何温度高于0K(－273.16℃)的物体，其原子、分子都在不停地热运动（旋转和振动，带电粒子不停地发生能级的跃迁，从而放出或
2、吸收能量），从而辐射出中、远红外的电磁辐射。辐射能的强弱及其随波长的分布取决于物体性质与温度的电磁辐射--热辐射（温度辐射）特点:不需通过介质,就能以光速将热从一物体传给其它物体。绝对黑体（黑体）在任何温度下，对任何波长的入射辐射的吸收系数恒等于1的物体α（λ.T)≡1黑体是具有最大辐射能力的物体。发射率(比辐射率)ε物＝M物／M黑（目标物的辐射量(辐射出射度)与同温度下的黑体辐射之比）基尔霍夫定律在同一温度下，任何物体发射某一波长电磁波的能力，与它对该波长电磁波的吸收能力成正比。即：良好的吸收体亦是
3、良好的发射体。物体按发射辐射特性的分类1.黑体(Blackbody)α≡1在任何温度条件下,对任何波长的电磁波的吸收率恒等于1,并可将吸收的电磁辐射全部辐射出去的物体。2.灰体(Graybody)α＜1在任何温度条件下,对电磁波的吸收率都小于1,且不随波长变化的物体。3.选择性辐射体(吸收体)α＜1吸收率(发射率)小于1,但随波长的变化而变化的物体.太阳辐射和大地辐射（一）太阳辐射⑴.太阳光谱是连续的，其能量分布也是连续的；⑵.太阳辐射的能量主要集中在可见光波段，约占太阳总光谱能量的46％，其次是红外
4、波段；⑶.峰值波长为0.47μm。（二）大地辐射大地辐射的能量来源主要为：太阳的短波辐射和地球内部的热能。而与大地辐射直接相关联的则是：地表的热平衡一方面：因太阳辐射引起地表增温，热能从地表向地壳一定深度传导；另一方面：地球内部的热能也要通过地壳向地表传递。两者在地下一定深度达到热量平衡大地的长波辐射主要由太阳短波辐射转化而来--吸收可见光、近红外，发射中、远红外。大地辐射的能量分布：近红外至微波峰值波长9.7μm大部分集中在8~14μm(50％)3~5μm(1.0％以下)14~30μm(30％)平衡
5、线在地球各处的深度不同,局部地区地内热对流使地表温度激增,形成热异常区。可用热红外遥感研究地热。2.3地球大气对电磁辐射传输的影响2.3.1大气基本组成1.不变成分:分子为主N2、O2约占99％Ar、CO2、Ne、He、CH4、N2O共占1％2.可变成分:悬浮微粒为主烟、尘埃、雾霾、O3、水(固态、液态)、气溶胶（一种固体、液体的悬浮物）2.3.2大气对电磁辐射传输的影响1.大气吸收大气中气体分子对电磁波的吸收具有选择性O3:0.2~0.3μm0.6μm9.6μmH2O:2.5~3.0μm5~7μm0
6、.94,1.13,1.38,1.86,3.24μmCO2:2.8μm4.3μm14.5μm使太阳发射的连续光谱中的某些波段不能传播到地面--到达地面的太阳光谱成分发生改变。使地物的电磁波信息被减弱了强度或改变了成分--干扰了地物影像的真实色调。2.大气散射--主要是各种微粒引起比例因子q：表示散射的性质和强度与微粒半径r及波长之间的关系q＝2πr/λr:微粒半径(μm)；λ:入射波长(μm)（1）瑞利(Rayleigh)散射--分子散射q＜＜1即r＜＜λ一般在r＜0.1μm发生特点:⑴.散射强度I散∝
7、1/λ4⑵.有方向性既有向前又有向后⑶.散射光波长与入射光波长一致对遥感的影响:难以进行紫外遥感蓝光波段虽用，但影像反差小：晴朗的天空为蓝色，出现蓝色蒙雾（2）米氏(Mie)散射--悬浮微粒散射q＝3r≈λ由半径与波长相近的烟、尘、气溶胶等引起特点:散射强度I散∝λ0~λ1散射方向向前散射＞向后散射云雾对红外线的散射，主要是米氏散射（云、雾等的悬浮粒子的直径和0.76~15μm的红外线波长差不多）潮湿天气米氏散射影响较大（3）无选择性散射q＞3r＞＞λ散射强度与波长无关如:云层中水滴的散射,使云雾呈白
8、色散射对遥感信息的传输影响极大:减小太阳辐射的直射强度;引起漫入射的天空光,使遥感器接受到的地面辐射强度减弱;增加大气散射引起的天空辐射,降低遥感影像的反差。3.大气反射大气顶界云层顶面反射现象主要发生在云层顶部，取决于云量，且各波段均受到不同程度的影响，削弱了到达地面的太阳辐射的强度。2.3.3大气窗口与遥感波谱通道1.大气窗口(AtmosphericWindow)指地球大气对电磁波传输不产生强烈吸收作用的一些特定的电磁波段，即大气吸收相对弱的波段。或
