电磁波及其物理基础ppt课件.ppt

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1、第二章遥感的物理基础本章主要内容电磁波与电磁波谱地物的光谱特性大气和环境对遥感的影响第一节电磁波与电磁波谱电磁波及其特性电磁波谱电磁辐射源一、电磁波及其特性波的概念：波是振动在空间的传播。机械波：声波、水波和地震波电磁波（ElectroMagneticSpectrum)由振源发出的电磁振荡在空气中传播。演示电磁波是通过电场和磁场之间相互联系传播的：原理电磁辐射:这种电磁能量的传递过程（包括辐射、吸收、反射和透射）称为电磁辐射。电磁波的特性电磁波是横波在真空中以光速传播电磁波具有波粒二象性：电磁波在

2、传播过程中，主要表现为波动性；在与物质相互作用时，主要表现为粒子性，这就是电磁波的波粒二象性。波动性：电磁波是以波动的形式在空间传播的，因此具有波动性粒子性：它是由密集的光子微粒组成的，电磁辐射的实质是光子微粒的有规律的运动。电磁波的粒子性，使得电磁辐射的能量具有统计性波粒二象性的程度与电磁波的波长有关：波长愈短，辐射的粒子性愈明显；波长愈长，辐射的波动特性愈明显。二、电磁波谱电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长按其长短，依次排列制成的图表。在电磁波谱中，波长最长的是无线电波，其按波长可分为长波、

3、中波、短波和微波。波长最短的是γ射线电磁波的波长不同，是因为产生它的波源不同。2、遥感常用的电磁波波段的特性TheElectromagneticSpectrumMorethanmeetstheeye!ExamplesfromSpace!WavelengthThedistancefromonewavecresttothenextRadiowaveshavelongestwavelengthandGammarayshaveshortest!WavelengthUnitsMetersMorecommon

4、lyinnanometers(1nm=10-9meters)AngstromsstillusedNamedforSwedishAstronomerwhofirstnamedthesewavelengths1nanometer=10AoSpeedoflight=wavelength(l)xfrequency=3x108m/sinvacuumWavenumber=1/wavelength(cm-1)FrequencyinGHz(1Hz=sec–1)LanguageoftheEnergyCycle:T

5、heElectromagneticSpectrumEnergyWavelengthlSolarSpectrum=Shortwavespectrum=visiblespectrum:Sunat6000K;peakemissionat0.5mmEarthSpectrumIncomingfromSun:Highenergy,shortwavelengthOutgoingfromEarthLowenergyLongwavelength0.5mm10mm20mmElectromagneticSpectrum

6、HighenergyShortwavelength/highfrequencyEmittedathighTSunEarth紫外线(UV)：0.01-0.4μm，碳酸盐岩分布、水面油污染。可见光：0.4-0.76μm，鉴别物质特征的主要波段；是遥感最常用的波段。红外线(IR)：0.76-1000μm。近红外0.76-3.0μm’中红外3.0-6.0μm；远红外6.0-15.0μm；超远红外15-1000μm。（近红外又称光红外或反射红外；中红外和远红外又称热红外。微波：1mm-1m。全天候遥感；有主

7、动与被动之分；具有穿透能力；发展潜力大。2、遥感常用的电磁波波段的特性三、电磁辐射源自然辐射源太阳辐射：是可见光和近红外的主要辐射源；常用5900的黑体辐射来模拟；其辐射波长范围极大；辐射能量集中-短波辐射。大气层对太阳辐射的吸收、反射和散射。地球的电磁辐射：小于3μm的波长主要是太阳辐射的能量；大于6μm的波长，主要是地物本身的热辐射；3-6μm之间，太阳和地球的热辐射都要考虑。太阳常数：指不受大气影响，在距离太阳一个天文单位内，垂直于太阳辐射的方向上，单位面积单位时间黑体所接收的太阳辐射能量太

8、阳辐射太阳辐射照度分布曲线太阳与地球辐射的电磁波谱人工辐射源：主动式遥感的辐射源。雷达探测。分为微波雷达和激光雷达。微波辐射源：0.8-30cm激光辐射源：激光雷达—测定卫星的位置、高度、速度、测量地形等。地球辐射的分段特性第二节地物的光谱特性任何地物都有自身的电磁辐射规律，如反射、发射、吸收电磁波的特性。少数还有透射电磁波的特性。地物的这种特性称为：地物的光谱特性。地物的反射率、吸收率和透射率对于某波段反射率高的地物，其吸收率就低，即为弱辐射体；反之，吸收率高的地物，其反射率就低