水分子吸收峰.doc

水分子对红外线吸收是由于其结构中的羟基（OH）的伸缩振动和变角振动而产生的。其吸收波长随水分相互间或水分子和其他分子间所形成的氢键结合程度而变化，纸张中水分在红外线波段有四条吸收带，分别在1.18微米，1.4微米，1.94微米和2.92微米处。日前，世界上使用的红外线水分仪都选用194微米作为测虽波长。因为在这个波段中可用普通光学玻璃作为仪表中的光学元件，检测用的硫化铅光敏元件的探测峰值较接近这个波段范围，探测灵敏度较高，同时水分子对194微米波段的吸收峰较大，而被测纸张中的纤维对1820微米波段无吸收峰，减小了纤维对测量的影响。水的光谱特征主要是由水本身的物质组成决定，同时又受到各种水状态的影响。地表较纯洁的自然水体对0.42.5m 波段的电磁波吸收明显高于绝大多数其它地物。在光谱的可见光波段内，水体中的能量-物质相互作用比较复杂，光谱反射特性概括起来有一下特点：（1） 光谱反射特性可能包括来自三方面的贡献：水的表面反射、水体底部物质的反射和水中悬浮物质的反射。（2） 光谱吸收和透射特性不仅与水体本身的性质有关，而且还明显地受到水中各种类型和大小的物质有机物和无机物的影响。（3） 在光谱的近红外和中红外波段，水几乎吸收了其全部的能量，即纯净的自然水体在近红外波段更近似于一个“黑体”，因此，在1.12.5m 波段，较纯净的自然水体的反射率很低，几乎趋近于零。土壤的光谱反射特征土壤反射率显得很少有“峰和谷”的变化。这是因为影响土壤反射率的因素较少作用在固定的波段范围。影响土壤反射率的因素有：含水量、土壤结构（砂、壤、粘土的比例）、表面粗糙度、铁氧化物的存在以及有机物的含量。这些因素是复杂的、可变的、彼此相关的。例如，土壤的含水量会降低反射率。对于植被在大约1.4um、1.9um和2.7um处水的吸收波段上，这种影响最为明显（粘土在1.4um和2.2um处也有氢氧基吸收带）。土壤含水量与土壤结构密切相关：粗粒砂质土壤常常排水性好，因而含水量低，反射率相对高；反之，排水性不好的细粒结构土壤一般具有较低的反射率。然而，在缺水情况下，土壤自身会出现相反的趋势：粗粒结构土壤比细粒土壤看上去更深。所以，土壤的反射属性仅在特殊条件下才出现一致性。另外两个降低土壤反射率的因素是表面粗糙度和有机物的含量。在土壤中含有铁的氧化物也会明显降低反射率，至少在可见光波段如此。水的光谱反射特征考虑水的光谱反射率时，也许最明显的特征是在近红外及更长波波段的能量吸收问题。简单地说，不管我们说的是水体本身（如湖泊、河流）还是植被，土壤中含有的水都会吸收这一波段的能量。当波长小于大约0.6um时，清澈的水只能吸收相对很少的能量，这些波长内的水具有高透射率的特点，其最大值在光谱的蓝绿区。但随着水的浑浊程度的变化（因水中含有有机物和无机物），会引起透射率继而反射率的急剧变化。例如，因土壤侵蚀而含有大量悬浮沉积物的水，其可见光的反射率一般比相同地区内的“洁净水”高得多。我在学校做实验的水体光谱数据图：说明：可见波段，红色到紫色，相应于波长由760390nm的区域，是为人眼所能感觉的可见部分。红端之外为波长更长的红外光，紫端之外则为波长更短的紫外光，都不能为肉眼所觉察，但能用仪器记录。全波段光谱：真空紫外线（Vacuum UV），波长为10-200nm短波紫外线（UV-C），波长为200-290nm中波紫外线（UV-B），波长为290-320nm长波紫外线（UV-A），波长为320-400nm可见光（Visible