第二讲、电磁波及遥感物理基础2013(通识课).pdf

第二讲 电磁波及遥感物理基础 本讲主要介绍遥感的物理基础， 包括地物的电磁波特性、太阳辐 射、大气对太阳辐射的影响、大 气窗口的概念、地物反射太阳光 谱的特性、地物的热辐射等。 本章重点是掌握电磁波谱，大 气窗口，可见光、近红外、热红 外遥感机理，以及地物波谱特征。 第二讲 电磁波及遥感物理基础 2.1、电磁波与电磁波谱 2.2 、物体的发射辐射 2.3 、大气对电磁波的影响 2.4 、物体的反射辐射 2.1 电磁波与电磁波谱 电磁波 交互变化的电磁场在空间的传播。 描述电磁波特性的指标 波长、频率、振幅、位相等。 电磁波的特性 电磁波是波动性和粒子性，与物质发生作用时会有反 射、吸收、透射、散射等。 电磁波谱 按电磁波波长的长短，依次排列制成的图表叫电磁波 谱。 依次为： γ射线—X射线—紫外线—可见光—红外线—微波—无 线电波。 电磁波谱 遥感应用的电磁波波谱段划分  紫 外：波长范围为0.01～0.38μm，太阳光谱中，只有 0.3～0.38μm波长的光到达地面，对油污染敏感，但探测高 度在2000 m以下。  可见光：波长范围：0.38～0.76μm，人眼对可见光有敏锐 的感觉，是遥感技术应用中的重要波段。  红 外：波长范围为0.76～1000μm，根据性质分为近红外、 中红外、远红外和超远红外。  微 波：波长范围为1 mm～1 m，穿透性好，不受云雾的影响。 红外线的划分 • 近红外：0.76～3.0 µm，与可见光相似。 • 中红外：3.0～6.0 µm，地面常温下的辐射波长，有热感， 又叫热红外。 • 远红外：6.0～15.0 µm，地面常温下的辐射波长，有热感， 又叫热红外。 • 超远红外：15.0～1 000 µm，多被大气吸收，遥感探测器 一般无法探测。 电磁波的特性与遥感应用 1、电磁波的叠加 2、电磁波的相干（干涉） 3、电磁波的偏正（极化） 4、电磁波的衍射 电磁波叠加 若干个光波相遇时产生的光强分布等于由各个成 员波单独造成的光强分布之和的现象。 电磁波相干（干涉） 若干个光波相遇时产生的光强分布不等于由各个 成员波单独造成的光强分布之和，而出现明暗相 间的现象。 产生的条件：只有两列光波的频率相同，位相 差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生 光的干涉 电磁波的偏正（极化） 电磁波的衍射 1、电磁波谱与电磁辐射 (1) 电磁波与电磁波谱 (2) 电磁波 (2) 黑体辐射 2.2 地物的发射辐射 任何物体不停地向外辐射能量！地物发射电磁波的能力以 发射率作为衡量标准；地物的发射率是以黑体辐射作为参 照标准。 1、黑体辐射 2、一般物体辐射 3、太阳辐射 1、黑体辐射 黑体定义：在任何温度下，对各种波长的电磁辐射的吸收 系数等于1 （100%）的物体。 黑体辐射(Black Body Radiation )：黑体的热辐射称为黑 体辐射。 1、黑体辐射 黑体辐射的能量是由温度决定的 Max Planck (1858 – 1947) 普朗克热辐射定律 Nobel Prize 1918 2 2hc 1 W (、T)   5 ch / kT 1