电磁辐射与地物光谱

1、1 1）电磁波是电磁振动的传播。当电磁振荡进入空间时，变化）电磁波是电磁振动的传播。当电磁振荡进入空间时，变化的磁场激发了变化的电场，使电磁振荡在空间传播，形成的磁场激发了变化的电场，使电磁振荡在空间传播，形成电电磁波。磁波。2 2）电磁波是横波电磁波是横波，质点的震动方向与波的传播方向垂直，质点的震动方向与波的传播方向垂直。3）电磁波在真空中以光速传播。）电磁波在真空中以光速传播。4）满足方程：）满足方程： f.=c (波动性波动性) ；E=h.f （粒子性）具有波粒二象性（粒子性）具有波粒二象性kxtAsin把电磁波作为粒子对待时，能量: E = hfh, Planks constant

2、(6.626 * 10-34 Js)反射率反射率=（反射能量/入射总能量）*100%；吸收率吸收率=（吸收能量/入射总能量）*100%；透射率透射率= （透射反射能量/入射总能量）*100%。 电磁波谱定义：按照电磁波在真空中传播的波长或频率，电磁波谱定义：按照电磁波在真空中传播的波长或频率，递增或递减排列，形成的一个连续谱带。递增或递减排列，形成的一个连续谱带。 微波波段(1mm-1m, 最常用1cm-1m)遥感常用波段符号：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

3、)-2.4cm K: 1.1-1.57(1.7)cm Ka: 0.75-1.1cm辐照度（辐照度（I）：被辐射的物体表面单位面积上的辐射通量，记为: 。辐射出射度辐射出射度(M)：温度为T的辐射源物体表面单位面积上的辐射通量，记为:。)cos(AL 固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特征仅与温度有关。象称为热辐射。所辐射电磁波的特征仅与温度有关。（1 1）热辐射现象）热辐射现象2.1.3、黑体辐射、黑体

4、辐射 物体可辐射能量也可吸收能量，当辐射和吸收的能量物体可辐射能量也可吸收能量，当辐射和吸收的能量恰相等时称为恰相等时称为热平衡热平衡。此时物体温度恒定不变。此时物体温度恒定不变。单色辐出度单色辐出度dTdMTM),(),(单位时间、单位表面积、单位时间、单位表面积、上所辐射出的，单位波长上所辐射出的，单位波长间隔中的能量。间隔中的能量。辐射出射度辐射出射度单位时间、单位表面积、单位时间、单位表面积、上所辐射出的各种波长上所辐射出的各种波长电磁波的能量。电磁波的能量。0),()(dTMTM能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射，折射和能全部吸收各种波长的辐射能而不发生反射，折射和透射的物体称为

5、绝对黑体。简称黑体透射的物体称为绝对黑体。简称黑体 不透明的材料制成带小孔的的空腔不透明的材料制成带小孔的的空腔, ,可近似看作黑体。可近似看作黑体。黑体模型黑体模型 研究黑体辐射的规律是了研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基解一般物体热辐射性质的基础。础。 M= T4为斯蒂芬一玻尔兹曼常数， =5.67 10-8W/m2K4。能量与绝对温度能量与绝对温度T的的4次方成正比。次方成正比。斯蒂芬一玻尔兹曼定律TK /max瑞利-金斯定律 hckT， M(, T) = 2pckT/4kThcekThc1 实际物体的辐射不同于绝对黑体的辐射，在相同温度下，实际物体的辐射出射度（辐射通量密度）比绝对黑体的要低。 地物发射某一波长的辐射出射度（辐射通量密度）与同温下黑体在同一波长上的辐射出射度之比，称地物光谱发射地物光谱发射率率（emissivity）(也称比辐射率)，即： = M /M 其值介于0和1之间，作为比较一辐射源接近黑体的程度。不同地物有不同的，同一地物在不同波段的波谱发射率也不同。基尔霍夫定律基尔霍夫定律图中腔内四个物体B0，B1，B2，B3。首先腔内是真空，能量交换不能以传导和对流进行，只能以辐射方式完成；其次，空腔内保持恒温，因此每个物体向外辐射和吸收的能量必然相等。Mi为辐射出射度，i为吸收系数，Ii为辐照度。基尔霍夫证明：基尔霍夫证明： 仅与波