遥感学研究对象以及产生光谱吸收的机理.ppt

1、现场光谱仪, 高光谱成像光谱仪, 产生光谱吸收的机理,Alexander F. H. Goetz University of Colorado and Analytical Spectral Devices Inc. ,光谱学的基础理论,反射率,仪器真正测量的是辐射亮度L,反射率(2),实用上, 使用光谱仪测量白板作为参比，比如Spectralon, which is sintered PFTE (polytetrafluoroethene)(Teflon) 白板的反射率在400-2500nm范围内接近100% 仪器内部, 把从样品和白板上测量得到的

2、辐射照度相除得到以波长为函数的反射率,ASD Spectrometers and Spectroradiometers,通常所使用的仪器,FieldSpec Pro,TerraSpec,高密度探头,阿根廷,7000 m,产生光谱吸收的过程,电子跃迁因素 电子与晶格之间的相互作用 基团振动因素 分子振动 基本振动 倍频（谐波） 可能的组合振动,电子跃迁因素,晶体场效应 电荷迁移 半导体 色心,晶体场效应,离子能级 晶格中的分裂和电子置换 取决于 化合价状态 配位数和对称性 反射光谱 基本取决于矿物状态而不是阳离子状态 特征吸收的深度与颗粒尺寸相关,典型晶格效应-电子因素,铁最重要 丰度最大的金属

3、 Fe2+ , Fe3+ 可能转换 Mg2+ Al3+,红宝石, Al2O3 + Cr+,绿宝石, Be3Al2Si6O18 + Cr+,铁矿石中的电子迁移,铁矿石,电荷迁移,电子从一个原子迁移到另一个原子 Fe-O 迁移对应于UV波段反射率下降,半导体,反射光谱中的吸收边缘 由于禁带宽度造成 进入的电子必须具有足够的能量才能够进入导带 对应于带宽能量的反射率明显地增加,颜色聚集,结构缺陷捕获的电子，例如离子缺失 萤石 (CaF2) 中，颜色的聚集是由于一个铁离子缺失而被一个电子填充所造成的结果 产生的跃迁状态导致了红绿吸收，形成了紫色,振动过程,基本振动 对于固体物质, 通常产生于2.5 m

4、之外 Si-O, Al-O 发生在10 m波段, 在近红外和近红外短波段没有效应 OH, H2O, CO3 发生在2.6-6 m波段, 在近红外和近红外短波段可以可到其谐波和组合振动 3N- 6个可能的自由度 H2O 在2.66, 2.74, 6.08 m具有 3个基本振动状态,谢波和组合振动,谐波 基本频率的倍频 21, 32, . 组合振动 基本频率或者谐波频率的和或者差 1 + 2 , 21 + 3, 1 + 2 + 3, . 频率的和而不是波长相加 频率的单位 cm-1 2.5 m = 4000 cm-1,水蒸气,基本吸收 1 = 3657.05 cm-1 = 2.734 m对称伸展振

5、动 2 = 1594.75 cm-1 = 6.271 m弯曲振动 3 = 3755.93 cm-1 = 2.662 m非对称伸展振动 重要的水吸收带 2 + 3 = 1.865 m 1 + 3 = 1.379 m 1 + 2 + 3 = 1.135 m 21 + 3 = 0.942 m,液态水,基本吸收 1 = 3219.57 = 3.106 m 2 = 1644.74 = 6.08 m 3 = 3444.71 = 2.903 m,氢氧基,基本吸收 2.77 m 伸展振动 精确的特征吸收位置取决于氢氧根所处的位置 谐波 2 1.4 m 在陆地物质吸收光谱中最为常见 组合振动 Al 或者 Mg

6、- OH 弯曲模式 在2.2 光谱特征吸收宽度为2的平方根倍.,不同的吸收过程及其波长相关性使得我们可以从反射光谱或者辐射广谱中提取出矿石的化学信息,数字化的光谱数据库,JPL 实验室已经有了在0.4-14微米范围内2000种自然和人造物质的反射光谱数据库 联系人: Dr. Simon HookJPL, MS 183-5014800 Oak Grove DrivePasadena, CA 91109Phone: 818-354-0974Fax: 818-354-0966 E-mail: Simon.J.H Web: http:/speclib.jpl.nasa.g

7、ov/,数字化的光谱数据库,CSIRO 光谱库 联系人: Dr. Jon HuntingtonCSIRO Division of Exploration & Mining P.O. Box 136 North Ryde, N.S.W., 1670 Australia Phone: +61-2-94908839 E-mail: Jon.Huntingtoncsiro.au Web: http:/www.syd.dem.csiro.au/research/MMTG/,数字化的光谱数据库,USGS (Denver) 光谱库 联系人: Dr. Roger ClarkU.S.G.S.P.O. Box 25046, MS 964 D