电磁波及电磁辐射特性资料.pptxVIP

电磁波及电磁辐射特性资料;振动与波 波是振动在介质或真空中的传播。振动是质点在某一中心位置附近的周期性运动。振动和波分别由振动方程和波动方程描述。 简谐振动的振动方程： 一维简谐波的运动方程为：;电磁波及其特性 电磁波是在空间交互激化传播的电场和磁场。其载体是具有波动性和粒子性的电磁场。 电磁波的传播符合一般波动方程，其解为： ; ;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);平面电磁波的传播速度 与介质的介电性质和磁导性质有关。在真空中，电磁波的频率?与波长?的乘积恒等于光速c，即 在介质中有： 电磁波在不同介质中的频率不变(非线性晶体可以产生高次谐波频率)。不同频率的电磁波在同一介质中和相同频率电磁波在不同介质中的速度和波长是变化的。 用电场E和磁场H描述电磁波是等价的。但电磁波与物质的相互作用主要是电场起作用，因此约定俗成地一般都以电场E来描述电磁波。 电磁波具有量子性和波动性，可以用频率、振幅、方向、偏振状态、相位几个参数来描述。;Q 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;电磁辐射与电磁波谱 由电磁振源产生的电磁波脱离波源而传播，这个过程或现象称为电磁波的辐射，简称电磁辐射。 ?射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、微波、无线电波、低频电波等都是电磁波 电磁辐射的微观机理是一切带电粒子的加速运动。 按照真空中的波长或频率的顺序，把各种电磁波排列起来，构成了电磁波的谱序列－电磁波谱。由于各频段电磁波的产生方法和探测手段颇为不同，特征和应用又有明显差异，故分频段命名，以示区别。 ;各波段区间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。;关于电磁波谱各区间的划分规定 没有很严格的统一规定。一般地（真空中） 紫外线：0.1～0.38?m(上端变化：0.30～0.40?m) 可见光：0.38～0.76?m(上??变化：0.7～0.78?m) 红外线：0.76～1000?m(上端变化：100～1000?m) 国际照明协会对红外的划分： 近红外： 0.76～1.4?m；中红外：1.4 ～3?m；远红外： 3～1000?m. 另一种划分： 近红外： 0.76～3?m；中红外：3 ～6?m；远红外： 6～15?m；极远红外：15 ～1000?m.;关于短波红外、中波红外和长波红外 短波红外(SWIR)：以反射为主。1～3?m 中波红外(MWIR)：兼有反射和发射。 3～8?m 长波红外(LWIR)：以发射为主。8～15?m ERDAS文件中的SWIR包括NIR、 SWIR和MWIR;;物质与电磁辐射的内在联系是涉及遥感原理的物理基础问题。物质中的分子、原子、电子处于不断的运动中，其运动状态和能量状态与其结构和其他多种因素有关，从而物体的电磁辐射特性就与物质的性质和其他因素有关。因此，电磁辐射是传递物质的多种信息的重要载体。物质的电磁辐射的微观机理和影响因素是十分复杂的。下面我们就物质结构与物质电磁辐射的微观机理和影响物质电磁辐射的其他因素做一简要分析。 辐射的频率与能量变化的关系—波尔频率关系：;与原子结构有关—原子光谱 与分子结构有关—分子光谱 与固体结构有关—固体光谱;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,地球科学进展,第18 卷第2 期;与表面状况有关—表面各向异性反射、发射 与环境条件有关—不同辐照环境条件下不同辐射 与探测单元大小有关—单元的构成组分不同;遥感探测的物理依据 物质的电磁辐射特性与物质本身因素（物质成分、结构、表面状况）及其所处环境因素（太阳辐照度、温度、湿度）等多种因素有关。电磁辐射与物质本身的成分、结构的内在联系使我们能够借以识别物体性质，与表面及环境条件的联系使我们借以识别物体的形态及其所处环境条件。因此，物质与电磁波相互作用的内在规律是遥感的物理基础。 ;实验室条件下的光谱测试分析技术与遥感探测分析技术的异同： 物理原理相同 对象与技术过程不同 探测对象、探测距离、探测目的、探测环境(野外实地与实验室)、探测的精细程度、探测方式(成像与非成像)不同。此外，远距离探测还存在尺度效应(探测单元的尺度不同引起的辐射特性的变化)、大气效应(大气层对辐射传输的影响)等现象，由此带来电磁辐射的某些物理规律、定理的适应性的变化，需要研究一些新的理论和分析方法以适应这种变化。;第22页/共88页;由于遥感器多数