空天光电探测1-2讲义.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 2.8 光源和光辐射 1. 自然光源 月球辐射：一是月球反射的太阳光；二是月球自身的辐射。地球观察到的主要是反射光。 星球辐射：在晴朗的夜晚，星光在地球表面上所产生的照度大约为2.2×10-4lx，相当于无月夜空实际光亮的1／4左右。 大气辉光：在大约70～100km的大气层高度上，由原子钠、原子氢、分子氧和氢氧根离子等的连续发射所形成，约占无月夜天光的40％ 满月时月光的强度约比星光强100倍 红外辐射基础——红外辐射基本定律 太阳红外辐射的特征： 2.8 光源和光辐射 1. 自然光源 地面照度与景物亮度： 自然条件 景物照度lx 自然条件 景物照度lx 晴天 104 满月浓云 2～8×10-2 阴天 103 半月晴朗 1×10-1 黄昏 102 1/4月晴朗 1×10-2 黎明 10 无月晴朗 1×10-3 微明 1 无月中等云 5×10-4 满月晴朗 2×10-1 无月有云 2×10-1 满月薄云 7～15×10-2 2.8 光源和光辐射 2. 人造光源——黑体 发射率达0.95～0.999。最高工作温度为3000K，实际工作温度2000K以下； 2.8 光源和光辐射 2. 人造光源 白炽灯：发射的是连续光谱，在可见光谱段中部和黑体射曲线相差约0.5％，而在整个光谱段内和黑体辐射曲线平均相差2％。 气体放电光源：制作时在灯中充入发光用的气体，如氢、氦、氘、氤、氪等，或金属蒸气，如汞、镉、钠、铟、铊、镝等。 2.8 光源和光辐射 3. 激光光源 激光的特点是：亮度高、单色性（时间相干性）好、方向性（空间相干性）强 所谓亮度就是指单位面积光源在单位立体角内的发射功率； 所谓单色性就是指光的光谱线宽窄。 所谓方向性是光束的束散角，普通光源的光是向4π空间发射的，而从激光器发出的激光束的束散角却很小，光束发散角为毫弧度（mrad）量级，所以激光束的发射能量在空间方向上是高度集中的。 2.8 光源和光辐射 4. 大气衰减 对均匀大气层，光辐射的衰减符合指数衰减定律，又称布格尔-朗伯定律： Φλ=Φ0λe-kj 式中，Φλ是通过大气层厚度的光谱辐射通量；Φ0λ是入射大气的光谱辐射通量；k是光谱衰减系数，它等于k=α+β 式中，α是吸收系数；β是散射系数 2.8 光源和光辐射 4. 大气衰减 大气中的水蒸气（H2O）和二氧化碳（CO2），还有O3、N2O、 CH4和CO等对光辐射都有吸收作用。 主要的大气窗口有：0.4～1.3μm；3～5μm；8～14 μm。 光辐射在大气中传输时会在大气分子、气溶胶粒子和空气湍流不均匀处发生散射。 人眼能够发现以地平天空为背景的视角大于30′的黑色目标的最大距离叫能见度或能见距离 2.8 光源和光辐射 5. 光度学 视见函数：表示人眼对不同波长辐射的敏感度差别的函数，用V（λ）表示 ； 光照度：通过单位面积的光通量； 余弦辐射体：发射亮度随角度变化关系为：Ii=IN Cosi 光能损失：反射，吸收 嫦娥二号CCD立体相机 嫦娥一号CCD立体相机 嫦娥一号立体相机的分辨率是120米，只能发现直径大于360米的月坑与其他目标 100公里圆轨道上，地元分辨率优于10米；在15公里×100公里椭圆轨道上，在近月弧段局域地区获取地元分辨率优于1.5米的超高分辨率图像。“我们实际的设计指标比这个更高，争取前者达到7米，后者达到1米。”赵葆常说。 100公里圆轨道上，地元分辨率优于10米；在15公里×100公里椭圆轨道上，在近月弧段局域地区获取地元分辨率优于1.5米的超高分辨率图像。“我们实际的设计指标比这个更高，争取前者达到7米，后者达到1米。”赵葆常说。 CCD立体相机由光学镜头、CCD探测器和信号处理系统组成。 嫦娥一号CCD立体相机及其拍摄的月球照片。 嫦娥二号CCD立体相机 * 紫外光在电磁波谱中范围波长为10-400 nm * 图中不同色的曲线表示不同视场的复色光（白光）MTF曲线，T和S分别表示子午和弧矢方向，最上方黑色的曲线是衍射极限。横坐标是空间频率lp/mm（每毫米线对），纵坐标是对比度，最大是1。曲线越高，表明成像质量越好。 * 彗差亦称彗形像差。轴外物点用宽光束成像时可能产生的一种像差。它表现为像方的光束对主光线失去对称，使得在高斯像面上形成一个彗星状弥散斑，彗差即由此而得名。这种像差在很靠近光轴的点上就会产生。　由于彗差是光束失去对称的一种表现，故须对子午光束和弧矢光束分别加以度量，分别称为子午彗差和弧