第二章遙感物理基礎(chǔ)電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!2.1電磁波譜與電磁輻射一、電磁波的產(chǎn)生當(dāng)電磁振蕩進(jìn)入空間，變化的磁場激發(fā)了渦旋電場，變化的電場又激發(fā)了渦旋磁場，使電磁振蕩在空間傳播，形成電磁波。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!2.1電磁波譜與電磁輻射一、電磁波的產(chǎn)生電磁波是振蕩的電磁場在空間的傳播。電磁波是地物信息的載體，其產(chǎn)生機(jī)制有許多方式：

電荷的加速（交變電磁場）、電子能級(jí)的躍遷（受激發(fā)射）、原子和分子的熱運(yùn)動(dòng)（熱輻射）、物質(zhì)的放射性衰變。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!2.1電磁波譜與電磁輻射一、電磁波的產(chǎn)生交變電磁場

設(shè)想有兩根短直導(dǎo)線，它們與交變電流的發(fā)電機(jī)端子相連，導(dǎo)線之間就會(huì)有來回運(yùn)動(dòng)的電荷，導(dǎo)線附近存在交變的電場，感應(yīng)產(chǎn)生交變磁場。往復(fù)下去，形成交變電磁場的傳播，這就是電磁輻射。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!2.1電磁波譜與電磁輻射一、電磁波的產(chǎn)生熱輻射

自然界任何物體溫度都處于0K之上，物體內(nèi)部具有熱能，處于特定的熱狀態(tài)。熱能使物體的分子、原子和電子處于隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，包括電子運(yùn)動(dòng)躍遷，原子和分子的振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)。熱輻射與物體溫度直接相關(guān)，溫度越高熱輻射越強(qiáng)。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!二、電磁波的性質(zhì)：波粒二象性光的波粒二象性：光既有粒子性，又有波動(dòng)性，就是光的波粒二象性.一般來說，大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動(dòng)性，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性.頻率越高的光粒子性越明顯，波長越長的電磁波波動(dòng)性越明顯.研究光與粒子相互作用時(shí)，往往考慮光的粒子性，研究光的傳播時(shí)往往考慮光的波動(dòng)性.電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!二、電磁波譜地球上的電磁波主要來自太陽，太陽內(nèi)部的核反應(yīng)產(chǎn)生了不同波長或頻率的電磁波，把電磁波按波長或頻率的順序排列起來，構(gòu)成電磁波譜。電磁波三個(gè)屬性參數(shù)：

波長：相鄰波峰之間的距離

頻率：單位時(shí)間內(nèi)某固定點(diǎn)的波數(shù)

振幅：振動(dòng)的物理量偏離平衡位置的最大值電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!二、電磁波譜：Gamma射線Gamma射線，是波長小于0.1nm、比X射線能量還高的一種電磁輻射。但是大多數(shù)Gamma射線會(huì)被地球的大氣層阻擋，觀測必須在地球之外進(jìn)行。Gamma射線具有極強(qiáng)的穿透能力。Gamma-rayshavethesmallestwavelengthsandthemostenergyofanyotherwaveintheelectromagneticspectrum.Thesewavesaregeneratedbyradioactiveatomsandinnuclearexplosions（核爆炸）.Gamma-rayscankilllivingcells,afactwhichmedicineusestoitsadvantage,usinggamma-raystokillcancerouscells.電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!二、電磁波譜：紫外線波段紫外線是電磁波譜中波長從0.01～0.38μm輻射的總稱。太陽光譜中，只有0.3～0.38μm波長的光到達(dá)地面。ThoughsomeultravioletwavesfromtheSunpenetrateEarth'satmosphere,mostofthemareblockedfromenteringbyvariousgaseslikeOzone.Somedays,moreultravioletwavesgetthroughouratmosphere.ScientistshavedevelopedaUVindextohelppeopleprotectthemselvesfromtheseharmfulultravioletwaves.

電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!紫外線是電磁波譜中波長從0.01～0.38μm輻射的總稱。太陽光譜中，只有0.3～0.38μm波長的光到達(dá)地面。紫外遙感在遙感方面的應(yīng)用比其他波段晚。紫外波段的太陽光被低、中、高層大氣分別強(qiáng)烈散射和被大氣中的臭氧等微量氣體強(qiáng)烈選擇吸收的特點(diǎn)，所觀測的大氣紫外散射光譜對大氣臭氧、氣溶膠及其他微量氣體的密度和垂直分布極為敏感。另外，紫外線對水面漂浮的油膜比對周圍的水反射強(qiáng)烈，因此常用于對油污的檢測。二、電磁波譜：紫外線波段電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!二、電磁波譜：可見光波段可見光區(qū)波長范圍約為0.38～0.76μm，人眼對其有敏銳的感覺。不論是航空遙感還是衛(wèi)星遙感中，可見光都是常用的工作波段。由于感光膠片的感色范圍正好在這個(gè)波長范圍，故可得到具有很高地面分辨率、易于判讀且地圖制圖性能較好的黑白全色或彩色航空影像。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!二、電磁波譜：微波微波的波長范圍為1～1000mm（按數(shù)量級(jí)分）

毫米波：1～10mm

厘米波：10～100mm

分米波：100～1000mm微波遙感指利用波長1～1000mm電磁波遙感的統(tǒng)稱，通過接收地面物體發(fā)射的微波輻射能量，或接收遙感儀器本身發(fā)出的電磁波束的回波信號(hào)，對物體進(jìn)行探測、識(shí)別和分析。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!由于微波的波長較長，因而散射相對較小，在大氣中衰減少，對云層、雨區(qū)的穿透能力較強(qiáng)，基本不受煙、云、雨的限制。對于熱帶雨林地區(qū)更有意義。這一特性可以用來探測隱藏在林下的地形、地質(zhì)構(gòu)造、軍事目標(biāo)以及埋藏在地下的工程、礦藏、地下水等。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!二、電磁波譜：遙感利用的波段?0.76μm～1mm0.01～0.38μm電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!二、電磁波譜：遙感利用的波段?環(huán)境一號(hào)衛(wèi)星載荷配置-寬覆蓋多光譜CCD相機(jī)譜段范圍：近、中紅外和熱紅外；譜段數(shù)：4個(gè)——可用于秸桿焚燒監(jiān)測、城市熱島監(jiān)測、地表溫度監(jiān)測、水體熱污染監(jiān)測、生態(tài)破壞監(jiān)測、宏觀生態(tài)環(huán)境評估。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!二、電磁波譜：遙感利用的波段?環(huán)境一號(hào)衛(wèi)星載荷配置-合成孔徑雷達(dá)譜段范圍：s波段；譜段數(shù)：1個(gè)；極化方式：垂直發(fā)射-垂直接收——可用于多云多雨氣象條件下的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，冰雪、地震、水災(zāi)等生態(tài)環(huán)境災(zāi)害影響評估，溢油、水華等突發(fā)環(huán)境污染事故監(jiān)測。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!二、電磁波譜：遙感利用的波段?高分一號(hào)有效載荷及性能指標(biāo)參數(shù)2m分辨率全色/8m分辨率多光譜相機(jī)16m分辨率多光譜相機(jī)光譜范圍全色0.45-0.90um

多光譜0.45-0.52um0.45-0.52um0.52-0.59nm0.52-0.59nm0.63-0.69um0.63-0.69um0.77-0.89um0.77-0.89um空間分辨率全色2nm16m多光譜8nm幅寬60Km（2臺(tái)相機(jī)組合）800Km（4臺(tái)相機(jī)組合）測擺能力32°25°重訪周期（側(cè)擺時(shí)）4天

覆蓋周期（不側(cè)擺）41天4天電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!輻射測量1、輻射能量Q

（單位：J）普朗克常數(shù)頻率2、輻射通量（單位：W）3、輻射通量密度（單位：W/m2

）輻照度E：被照物體表面輻射出射度M：輻射源電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!2.2.1

熱輻射一熱輻射描述物體內(nèi)部分子、原子由于熱運(yùn)動(dòng)而向外輻射電磁波，因輻射與溫度有關(guān)，故稱熱輻射。紅外照相機(jī)拍攝的人的頭部的熱圖：熱的地方顯白色，冷的地方顯黑色電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!2.2.1

熱輻射二熱輻射特點(diǎn)。

任何物體任何溫度均存在熱輻射熱輻射譜是連續(xù)譜各種波長(頻率)都有，但是強(qiáng)度不同。

熱輻射強(qiáng)度按波長(頻率)的分布與溫度有關(guān)溫度短波長的電磁波的比例。平衡熱輻射：當(dāng)物體在同一時(shí)間內(nèi)輻射和吸收的能量恰相等時(shí)，物體達(dá)到了熱平衡。此時(shí)物體溫度恒定不變。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!2.2.2

黑體輻射二、黑體輻射規(guī)律

黑體波譜輻射通量密度實(shí)驗(yàn)曲線

在某波長上的輻射能量密度隨著溫度的增加而增加。

電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!黑體輻射規(guī)律

1、斯蒂芬－波耳茲曼定律絕對黑體表面上，單位面積發(fā)出的總輻射通量與絕對溫度的四次方成正比。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!黑體輻射規(guī)律電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!RadiationcurvefortheSunNotethepercentagesineachwavelengthband電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!太陽波譜輻射能量分布太陽輻射能量降低各個(gè)波段下降的幅度不等大氣影響能量集中可見光紅外線紫外線電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!2.2.4

一般物體的發(fā)射輻射一、地物波譜發(fā)射率地物某波長的輻射出射度黑體同溫度同波長的輻射出射度地物波譜發(fā)射特征曲線電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!2.2.4

一般物體的發(fā)射輻射二、地物發(fā)射率地物的輻射出射度黑體同溫度輻射出射度（1）等于相應(yīng)曲線下的面積之比（2）反映地物與黑體的接近程度電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!根據(jù)波譜發(fā)射率將地物分為黑體/灰體/一般物體波譜發(fā)射特征曲線綜合波譜發(fā)射率＆發(fā)射率電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!任何地物的發(fā)射率與吸收率相等。證明基爾霍夫定律地物發(fā)射率吸收率發(fā)射率黑體輻射出射度地物輻射出射度德國物理學(xué)家基爾霍夫于1859年提出的傳熱學(xué)定律，它用于描述物體的發(fā)射率與吸收比之間的關(guān)系。在同樣的溫度下，各種不同物體對相同波長的單色輻射出射度與單色吸收比之比值都相等，并等于該溫度下黑體對同一波長的單色輻射出射度。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!太陽輻射地物輻射紅外輻射比較遙感傳感器記錄的主要是地物本身發(fā)射的電磁波和地物反射太陽光的電磁波信息。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!波段名稱可見光與近紅外中紅外遠(yuǎn)紅外波長0.3-2.5μm2.5-6μm>6μm輻射特性地表反射太陽輻射為主地表反射太陽輻射和自身熱輻射地表物體自身熱輻射為主地球輻射的分段特性

發(fā)射波譜曲線：溫度一定時(shí)，物體的比輻射率隨波長變化，表示這種變化的曲線稱物體的發(fā)射波譜曲線。發(fā)射波譜曲線，是識(shí)別地物的重要方法之一。

電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!2.1電磁波譜與電磁輻射一、電磁波的產(chǎn)生受激發(fā)射

任何物體都是由分子組成。如果采用某種方法激發(fā)分子，使其轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)從低能態(tài)躍遷到高能態(tài)，在激發(fā)能量撤銷后物體便以電磁輻射形式放射出能量，轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)恢復(fù)到原來狀態(tài)。受激發(fā)射（英語：Stimulatedemission）是激光的主要光源。受激發(fā)射概念是由愛因斯坦在他1917年發(fā)表的論文《關(guān)于輻射的量子理論》中提出的；大約10年后，英國著名物理學(xué)家、劍橋大學(xué)教授保羅·狄拉克首次實(shí)驗(yàn)證明受激發(fā)射的存在。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!二、電磁波的性質(zhì)：波粒二象性光的微粒說：代表人物是牛頓，認(rèn)為光是從光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒，在均勻介質(zhì)中以一定的速度傳播.微粒說很容易解釋光的直進(jìn)現(xiàn)象與反射現(xiàn)象，但在解釋一束光射到兩種介質(zhì)分界面處會(huì)同時(shí)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象時(shí)遇到了困難.光的波動(dòng)說：代表人物是惠更斯，認(rèn)為光是某種振動(dòng)，以波的形式向周圍傳播.波動(dòng)說在解釋一束光射到兩種介質(zhì)分界面處同時(shí)發(fā)生反射和折射等現(xiàn)象時(shí)很成功，然而在解釋光遇到障礙物在其后面留下清晰的影子時(shí)遇到了困難.電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!二、電磁波的性質(zhì)：波粒二象性電磁波性質(zhì)粒子性s12s波動(dòng)性電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!二、電磁波譜電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!二、電磁波譜：X射線X射線，又稱倫琴射線。其波長約為0.1-10nm。X射線具有很高的穿透能力，能透過許多可見光不透明的物質(zhì)，如墨紙、木料等。這種肉眼看不見的射線可以使很多固體材料發(fā)生可見的熒光，使照相底片感光以及使空氣電離等。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!二、電磁波譜：紫外線波段紫外線指數(shù)是指當(dāng)太陽在天空中的位置最高時(shí)（一般是在中午前后，即從上午十時(shí)至下午三時(shí)的時(shí)間段里），到達(dá)地球表面的太陽光線中的紫外線輻射對人體皮膚的可能損傷程度。紫外線指數(shù)變化范圍用0－15的數(shù)字來表示，通常，夜間的紫外線指數(shù)為0，熱帶、高原地區(qū)、晴天時(shí)的紫外線指數(shù)為15。當(dāng)紫外線指數(shù)愈高時(shí)，表示紫外線輻射對人體皮膚的紅斑損傷程度愈加劇，同樣地，紫外線指數(shù)愈高，在愈短的時(shí)間里對皮膚的傷害也愈大。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!二、電磁波譜：可見光波段Thevisiblelightwavesaretheonlyelectromagneticwaveswecansee.電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!二、電磁波譜：紅外線波段紅外線的波長范圍為0.76～1000μm，在光譜上位于可見光中紅色光外測。根據(jù)性質(zhì)分為近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外和超遠(yuǎn)紅外近紅外的波長：0.76～3.0μm

中紅外的波長：3.00～6.0μm

遠(yuǎn)紅外的波長：6.00～15.0μm

超遠(yuǎn)紅外的波長：15～1000μm遙感中用的熱紅外波段主要指8～14μm波段范圍。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!二、電磁波譜：微波電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!二、電磁波譜：無線電波RadioTelevision波長大于1mm，頻率小于300GHz的電磁波，從幾毫米到幾十千米通常分為長波、中波、短波等長波：30000--3000米中波：3000--200米中短波：200--50米短波：50--10米電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!二、電磁波譜：遙感利用的波段?環(huán)境一號(hào)衛(wèi)星載荷配置-寬覆蓋多光譜CCD相機(jī)譜段范圍：0.43-0.90微米；譜段數(shù)：4個(gè)——可用于地表、水質(zhì)、部分大氣環(huán)境參數(shù)、生物物理參數(shù)等監(jiān)測，如大型水體、區(qū)域環(huán)境、宏觀生態(tài)、環(huán)境應(yīng)急等應(yīng)用。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!二、電磁波譜：遙感利用的波段?環(huán)境一號(hào)衛(wèi)星載荷配置-超光譜相機(jī)譜段范圍：可見光到近紅外（459-596納米）；譜段數(shù)：115個(gè)——可以用于地物和景觀類型的精細(xì)分類、環(huán)境參數(shù)定量反演等。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!二、電磁波譜：遙感利用的波段?平臺(tái)有效載荷波段號(hào)光譜范圍（um）空間分辨率（m）幅寬（Km）重訪周期（天）資源三號(hào)前視相機(jī)-0.50~0.803.5523~5后視相機(jī)-0.50~0.803.5523~5正視相機(jī)-0.50~0.802.1513~5多光譜相機(jī)10.45~0.52651520.52~0.5930.63~0.6940.77~0.89資源三號(hào)有效載荷及性能指標(biāo)電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!三、電磁輻射注意：對輻射源的認(rèn)識(shí)不僅局限于太陽等發(fā)光發(fā)熱的物體。1、輻射源如何度量電磁波？2、電磁輻射的度量遙感信息是從傳感器定量記錄的地表物體電磁輻射數(shù)據(jù)中提取的。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!2.2

物體的發(fā)射輻射本節(jié)內(nèi)容熱輻射黑體輻射太陽輻射一般物體發(fā)射幅射電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!英國“風(fēng)箏”單兵武器微光瞄準(zhǔn)鏡在SA80

5.56毫米槍上使用。重不超過1千克，弱月光下觀察距離600米，在星光下400米。美國AN/PVS-5A微光夜視眼鏡它可在200米內(nèi)發(fā)現(xiàn)人，在136米內(nèi)識(shí)別人，在565米內(nèi)發(fā)現(xiàn)坦克，在395米內(nèi)識(shí)別坦克。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!2.2.2

黑體輻射一、黑體的概念黑體:指入射的電磁波全部被吸收，既沒有反射，也沒有透射電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!黑體輻射的三個(gè)特性：輻射通量密度隨波長連續(xù)變化，每條曲線只有一個(gè)最大值。溫度愈高，輻射通量密度也愈大，不同溫度的曲線是不相交的。隨著溫度的升高，輻射最大值所對應(yīng)的波長移向短波方向。電磁波譜與電磁輻射共59頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4