电磁波及电磁辐射特性资料

1、会计学1电磁波及电磁辐射特性资料电磁波及电磁辐射特性资料2.1电磁波与电磁辐射电磁波与电磁辐射cos(+ )yAtcos( -) +xyAtV2.1电磁波与电磁辐射电磁波与电磁辐射00cos()cos()EEtk rHHtk r 平面电磁波示意图，E,H,k成右手螺旋关系1) 波随空间的变化(曲线被“凝固”在给定瞬间t)2) 波随时间的变化(给定位置r，即凝视某个位置如r=)3) 时间与位置的关系(给定振幅y，如P点)r=c/vc nchhQQ 是每个光子的能量(焦耳)h 是普朗克常数 h= 6.3 10-34 J s 与 Q 成反比关系单个光子(photon)的能量：2212wEH各波段区间

2、的特征和应用有所不同对地遥感应用的主要波段是紫外线、可见光、红外线、微波。星际空间遥感(观测宇宙学)还用到射线和X射线等。电磁辐射波谱的4种表示方法：频率()：单位Hz，1Hz=1s-1；波长()：单位见下表；波数()：单位cm-1；角频率()：单位rad/s，或s-1；相互关系： =/2=c/=c电磁波谱中各波段使用的波长单位：12hEE2.2物质的电磁辐射特性物质的电磁辐射特性紫外-可见光-近红外(UV-VIS-NIR)范围 红外-微波范围 微波以下各种波长 吴昀昭,田庆久,季峻峰,陈骏,遥感地球化学研究,地球科学进展,第18 卷第2 期吴昀昭,田庆久,季峻峰,陈骏,遥感地球化学研究,地球

3、科学进展,第18 卷第2 期花岗岩块，未抛光花岗岩块，抛光2.3 电磁辐射的传播特性电磁辐射的传播特性 杨氏双缝干涉图 图片来自国家地理09从矩形孔到圆形孔的衍型射图振源(不动)接受器1(向左运动)接受器2(向左运动)21 日光通过三棱镜的色散红紫偏向角电磁辐射在两种介质中的传播介质吸收 介质散射示意图散射的成因与介质的不均匀性有关。介质的不均匀性可以是由胶体(如大气中的气溶胶)、烟、雾、灰尘等悬浮质点导致，也可以是由分子热运动造成的密度局部涨落产生。后者引起的散射称为分子散射。ka = 2a / 表征微粒尺度(球半径a)与波长尺度()的关系。 瑞利散射引起的天空现象无云的晴天，天空为什么呈现

4、蓝色？朝霞和夕阳为什么都偏橘红色？eeQddte()eIeeIdd a) 点辐射源 (b)面辐射源辐射源的辐射强度2/S R 任意给定立体角内的总辐射通量用辐射强度对立体角积分(图2.23)： 图2.23 辐射源向空间的辐射通量eee( , )( , )sinI=Idd d eLeee2coscosILS Sdddd d图2.24辐射源的辐射亮度eMeeMSddeEeeEAddeX eeXXdd ee0XXd555( )eeV555ee0( )1V555e图2.25 视见函数曲线( )veV0lim( )( )( )( )( )veeeVVVd ( )( )vMeKVd表2.2是辐射量与光度量

5、的对照表 ( , )MT( ,)( )eeMTddd dSdS注意：辐射本领是一个有量纲的量，与下述吸收本领、反射本领、透射本领不一样，后者是无量纲的量。量。刻画辐射能力的无量纲量叫做比辐射率，见后述。,()T( )ed( )ed,( )()( )eeTdd( )ed( )ed,( )()( )eeTdd,()T( )ed( )ed,( )()( )eeTdd,0(),(), ()1TTT,()()()1TTT( )e( )ed( )ed( )ed( , )bMT,()T,()1()()0TTT( ,)( ,)( , )( , ) bMMTFTTT ,FT,()T,( , )()( , )bT

6、MTMT,0()1T由上述两式可知：热平衡条件下物体的吸收率等于比辐射率，即 (,T)= (,T)。SSE = SE = ScosSScosEE图2.26 辐射度的余弦定律S图2.27 朗伯表面的辐射强度分布24E r22551211( , )11bThckTcchcMTee231.38 10/kJK346.63 10hJ s图2.30 不同温度下黑体的分谱辐射通量密度,1hkThkT e25( , )cTMTce, ,hkThkT e4( , )2MTckT231.38 10/kJK1 hkT40( , )MMT dT-1224=(5.66970.0029) 10(W/cm K )maxTb

7、b=2897.80.4( m K)表2.3 绝对黑体温度与最大辐射波长的关系0.410.480.580.720.971.452.905.809.66max/m7000600050004000300020001000500300T/K1212( , )( , )( , )( , )( , )( , )( , )bnnMTMTMTMTTTT 在热平衡条件下，一个体系就其整体的辐射行为而言，可以看作同温度的黑体。MbMMbM1图2.33 基尔霍夫定律的推导131122233,.,AAAAAAAAAMTT ETMTT ETMTT ET123,AAAETETETE132123,AAAAAAMTMTMTE

8、31A13212,AAbAAAMTMTMTMT( , )( , )( , )bMTTMT图2.35 三种辐射体的辐射特征图2.36 黑体、水体和石英的辐射特征726.284 10MW mmax4MT4248246.284 107 55705.67 10 MW mTKW mKmaxTb3max2.898 10 0.505770 bm KmTK420420.7 5.67 10 3.97 10MMW mW m4MT4482440425.67 10 10005.67 10 MTW mKKW mKTKT()LT()bLT ()()bLTLT ( )bbLT()()bbLTLTbLTT44441 4, , bKbbKbbKMMMTMTTTTT 14RKTT1 2Pck21 21Ccal cmsk21cms3kg m11Ccal g若用热传导系数K来定义，则由于 ，有1 2PcKKkc结束结束吴昀昭,田庆久,季峻峰,陈