光谱分析（一）.ppt

光譜分析（一） 電磁訊息 宇宙訊息穿梭勤 電磁交錯承載運 波動頻率長譜展 輻散反射探索進 可見光譜斑斕欣 紅外微波神秘隱 電子感應現真相 現代神通了天心 大綱 生活化的光譜知識與應用 能量來源與輻射理論 大氣中能量的反應 顏色描述系統 地物反射率 生活化的光譜知識與應用 色彩的描述方式（濃淡或深淺、明暗、顏色） 生活化的光譜知識與應用（續） 現象顏色變化的解釋 （太陽的一日變化：彩虹、 彩霞； 植物的季節變色： 幼嫩綠、嫩綠、蒼老； 臉色白裡透紅、蒼白) 星球的顏色 (紅色星、白色星） 可見光段是太陽輻射最強的光段 生活化的光譜知識與應用（續） 衣服顏色的物理暖熱與心理暖熱(反射與吸收、經驗直覺） 生物氣場的電磁波記錄（人的氣場顏色與光暈） 五行與五色（金木水火土，白綠黑紅黃） 生活化的光譜知識與應用（續） 為何地面的溫度可以透過熱紅外線偵測（大氣窗與地球輻射特性） 大氣窗 太陽的電磁波在穿透大氣時，由不同的大氣分子以不同的吸收率干擾此電磁波，造成只有部分光段形成有效的光源，這些波段即為大氣窗。就是我們可以用於以太陽為光源的被動遙測的波段 能量來源與輻射理論 電磁波是狹義遙測偵測能量的主要對象。是原子的電場伴隨磁場的場力大小震盪而形成的訊息波動。 偵測地質反射或輻射的電磁波以判斷物質的類別與特定物理狀態或特性。 由於電磁波會與大氣中的物質產生互動而造成干擾（散射、吸收、輻射等），故造成偵測的複雜性。 能量來源與輻射理論（續） 光譜(電磁波) 電磁波是由不同波長的正弦形的電波與磁波組合且相互垂直於行走方向。 能量來源與輻射理論（續） 光譜(電磁波) 電磁波是由不同的物質輻射產生，這些物質即為電磁波源。物質的粒子震動與能階的變化，便會產生不同電磁頻率的電磁波。而不同的物質的粒子也會與不同波長的電磁波互動（吸收、穿透、反射、再輻射等），而改變其狀況。 能量來源與輻射理論 光譜(電磁波) 光速（C） = 頻率（f） × 波長（λ） 光速為定速，故頻率（f）與波長互補，即波長大則頻率低，反之亦然。不同物質對不同波長的電磁波有不同的反應（穿透、反射、吸收、再輻射），而不同溫度的物體造成不同頻率輻射分佈與輻射光能，溫度愈高則輻射高頻率的電磁波的比率會愈高，其中不同頻率的光子具不同的能量，頻率愈高者能量愈大。 能量來源與輻射理論（續） 光譜(電磁波) 電磁波的描述或命名 依波長或頻率大小來描述或命名 例： 短波、長波或高頻、低頻等 依特定波段命名 例：可見光（0.4～0.7μm）、紅外光（約0.7μm～1mm）、微波（約1mm～1km）等。 能量來源與輻射理論（續） 光譜(電磁波) 電磁波的描述或命名 可見光的顏色 依頻率粗分為彩虹的紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七光段，但由於人類眼睛的三種錐狀體基本感應器的感應範圍，正好對應紅、綠、藍三原光，故三原光可組合成各種人類可以感覺的顏色。可見光是可以由傳統光化學的底片加以偵測與紀錄，亦可由光電子的感應器來記錄。以下為三原光的波長範圍： ???? 藍 -- 0.4～0.5μm ???? 綠 -- 0.5～0.6μm ??? ?紅 -- 0.6～0.7μm 能量來源及輻射理論（續） 光譜(電磁波) 電磁波的描述或命名 紅外光的分類 較可見光中的紅光段長一些的光段，常用的紅外光段有近紅外光 (0.72~ 1.30μm)、中紅外光 (1.30~3.00μm)、遠紅外光 (7.0~ 15μm)。有些傳統的光化學性底片或光電子的數位照相機可以對紅外光感光，但遠紅外光則多需以光電子感應設備來偵測，如熱紅外輻射計。 微波 微波能量較低需以較大的天線來接收，但其波長較大故不同頻率的微波可透過大氣中的雲與水氣、部分植物與表層大地。 能量來源與輻射理論（續） 能量 物質的平均能量反應在溫度上，影響到其輻射電磁波頻率的強度分佈 光子的能量與頻率成正比 E = h × f E：光子的能量 h：Planck’s constant（伯朗克常數） 6.626E-34瓦秒 f：頻率 物體輻射光能 W =σT4 ??? W：每平方米輻射總能量 ??? σ：Stefan-Boltzmann constant(史蒂芬-波茲曼常數)， 5.6697E-8 瓦 m-2 K-4 ?? ? T：絕對溫度（K） 物體最大輻射能量的波長 λ = A / T ??? ??? λm：最大輻射波長 ???????? A：2998μmk ??????????? T：絕對溫度（K） 能量來源與輻射理論（續） 光源不同會影響到影像的光譜記錄 主動光源 自行發射光源 被動光源 運用環境中的光源 不同光源會影響地物的不同頻段的入射強度與反射強