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电磁波及电磁波谱,主讲教师:刘丹丹,1,电磁波,2,电磁波的特点,3,电磁波谱,电磁波,根据麦克斯韦电磁场理论,变化的电场能够在它的周围引起变化的磁场,这个变化的磁场又在较远的区域内引起新的变化电场,并在更远的区域内引起新的变化磁场,这种变化的电场和磁场交替产生,以有限的速度由近及远在空间内传播的过程称为电磁波。,电磁波的特点 电磁波是横波,在传播过程中,遵循波的反射、折射、衍射、散射、干涉、吸收等传播规律。,电磁波是横波,在真空中以 光速传播,电磁波满足方程: f.=c (波动性) E=h.f (粒子性) 具有波粒二象性,麦克斯韦(1831-1879),普朗克(1858-1947),爱因斯坦(1879-1955),电磁波具有波粒二象性:电磁波在传播过程中,主要表现为波动性;与物质相互作用时,主要表现为粒子性。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。,粒子性,把电磁波作为粒子对待时,能量:,E = hf,波长越短,能量越大,粒子性越强,直线性越强。,电磁波的特点 电磁波是横波,在传播过程中,遵循波的反射、折射、衍射、散射、干涉、吸收等传播规律。,电磁波 具有 波粒二象性,波动性,粒子性,干涉,衍射,偏振,光子 (photon)/量子,电磁波是横波,在真空中以 光速传播,光的干涉和衍射 (Thomas Young, 1803),电磁波谱 为了便于比较电磁辐射的内部差异和描述,按照它们的波长(频率)大小,依次排列画成图表,这个图表就叫做电磁波谱。,伦琴射线(X射线)是一种波长比紫外线更短的不可见光。0.03-3纳米。有较强的穿透能力。比伦琴射线还短的那就是射线。,伦琴射线和射线,X射线照射下的鱼,X射线照射下的手,紫外线,(2)由德国物理学家里特于1801年首先发现的,一切高温物体发出的光中,都有紫外线。,(1)紫外线是一种波长比紫光还短的不可见光;其波长范围约3纳米-0.38m,,显著作用:A、荧光,B、化学作用,C、杀菌消毒,观察物体,照像等等,都是可见光的应用。,在电磁波中是一个很窄的波段,(0.38-0.76m)。,可见光,(1) 0.76-1000m,(2)显著作用:热作用。,(3)由英国物理学家赫谢尔于1800年首先发现红外线,一切物体都在不停地辐射红外线,物体温度越高,辐射红外线的本领越强。,红外线,(4)用途:红外摄影、红外遥感技术,微波:波长为1mm到1m波段的无线电波。它具有很强的穿透云雾的能力,并可用于全天候遥感。,微波波段(1mm-1m, 最常用1cm-1m) 遥感常用波段符号: P:30-100cm L: 15-30cm S: 7.5-15cm C: 3.75-7.5cm X: 2.4-3.75cm Ku: 1.57(1.7)-2.4cm K: 1.1-1.57(1.7)cm Ka: 0.75-1.1cm,电磁波谱不同电磁波的特点,17,紫外线(UV):0.01-0.4m,碳酸盐岩分布、水面油污染。 可见光:0.4-0.76 m,鉴别物质特征的主要波段;是遥感最常用的波段。 红外线(IR) :0.76-1000 m。近红外0.76-3.0 m中红外3.0-6.0 m;远红外6.0-15.0 m;超远红外15-1000 m。(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;有主动与被动之分;具有穿透能力;发展潜力大。,电磁波谱遥感常用波段,补充:长度单位换算 1
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