02电磁辐射与地物光谱特征

遥感原理，电磁辐射与地物光谱特征。

电磁辐射与地物光谱特征

• 电磁辐射
  • 电磁辐射的物理特性
    • 电磁波
      • 物理特性
        • 波是振动在空间的传播
        • 电磁波是电磁场在空间的传播
        • 在近代物理中，也称电磁辐射
      • 描述电磁波特性的指标
        • 波长、频率、振幅、位相等
      • 性质
        • 横波
        • 传播速度C=3x10^8m/s，不需媒质
        • λf=C，E=hf
          • 推导得：E=hC/λ
        • 波粒二象性
    • 电磁辐射
      • 交互变化的电磁场在空间的传播，也是电磁能量的传递过程（过程指辐射、反射、散射、吸收、透射etc）
  • 电磁波谱
    • 将各种电磁波在真空中的波长按其长短，依次排列制成的图表
    • 遥感里常用的分类体系
  • 电磁辐射的度量
    • 辐射能量W
      • 电磁辐射的能量，单位：焦耳J，“某地某时的W强度”非一种能量的多少
    • 辐射通量Φ=dW/dt
      • 单位时间某一面积的辐射能量
    • 辐射通量密度E=d^2W/dtds=dΦ/ds
      • 单位时间单位面积的辐射能量
    • 辐照度I
      • 被辐射物体的E
    • 辐射出射度M
      • 辐射源的E，描述辐射本领、辐射能力
    • 辐射亮度L=d^2Φ/dΩdAcosθ
      • 面状辐射源（强度随辐射方向不同），某一方向，单位投影立体角内的Φ
    • 朗伯源
      • 理想情况下，L与观察角度无关的辐射源，近似：MgO，严格：绝对黑体
• 黑体辐射
  • 黑体辐射
    • 黑体：任何温度，对各种波长的电磁辐射，全部吸收（吸收率α=1）的物体称为绝对黑体，简称黑体
    • 发射率（Emissivity）：地物发射的幅度通量密度与同温度下黑体辐射通量密度的比值。衡量发射电磁波的能力
    • 吸收率：物体吸收的Φ/投射其上的Φ，随辐射波长变化
    • 黑体辐射（Black Body Radiaton)：黑体的电磁辐射。
    • 黑体：黑洞 接近黑体的自然物质：太阳、恒星、黑色的烟煤
  • 三个定律
    • 普朗克定律
      • 辐射出射度随波长连续变化，每条曲线只有一个最大值
      • 温度越高，辐射出射度越大，不同温度的曲线不同
      • 随着温度的升高，辐射最大值所对应的波长向短波方向移动
    • 维恩定律
      • λmaxT（温度）=b（常数）
    • 斯蒂芬-玻尔兹曼定律
      • M=δT^4（正比关系）
  • 实际物体的辐射
    • 基尔霍夫定律
      • 把实际物体看作辐射源，与黑体比较
      • 相同温度下，对相同波长的光，物体的 辐射本领M和吸收率α成正比
      • 吸收率=发射率=比辐射率ε=实际物体辐射出射度M/同温度同波长下黑体辐射出射度M0
      • 实验：
        • 真空，能量交换只能在物体间通过辐射进行
        • 恒温，每个物体向外辐射=吸收的能量M=αI
        • 证明每个物体的辐照度I相等
• 思考题
  • 电磁传播过程中，各种过程中能量数量上的关系？
    • 辐射=反射+散射+透射+吸收
  • 怎么理解“谱”的含义？按照探测波段遥感可以分为哪些类型？
    • 紫外遥感
    • 可见光遥感
    • 红外遥感
    • 微波遥感
    • 多波段遥感
    • 谱：按照一定依据依次排列制成的图表
  • 遥感影像中蓝、绿、红波段与电磁波谱中的蓝、绿、红的波长范围是完全对应的关系吗？
    • 子主题
  • 辐射亮度L和辐照度I的联系与区别？
  • 黑体反射率ρ是多少？
    • 0
  • 吸收率的量纲是什么？取值范围是什么？
    • 无量纲，0~1
  • 物体的吸收率、发射率和比辐射率之间是什么关系？
    • 三者相等