第三章电磁辐射源概述.pptVIP

第二章 热辐射与电磁辐射源 第一节 表征电磁辐射的物理量 第一节 热辐射 第二节 太阳辐射源 第三节 地球辐射源 第四节 人工辐射源 第一节 表征电磁辐射的物理量 辐射能量 Q 辐射通量 (radiant flux) Φ 辐射通量密度 (irradiance) E、(radiant exitance) M 辐射强度 (radiant intensity) I 辐射亮度 (radiance) L 分谱辐射通量 波数 ν 波数 ν 单位长度（CM）内所包含的波长数： 第二节 热辐射 概念 普朗克公式 史蒂芬—玻尔兹曼公式 维思位移定律 基尔霍夫定律 一、概念 热辐射 自然界中一切物体。当温度高于绝对零度 （-273℃）时，都会不断向四周空间辐射电磁波，这种现象称为热辐射。 热辐射能量的大小及波长分布取决于物体本身的温度。 吸收系数：物体吸收能量与入射总能量之比。 绝对黑体 任何温度、频率和波长条件下吸收系数恒等于1 的物体称为“绝对黑体”，简称黑体。 对于黑体，有： 一、普朗克公式 1、普朗克公式： 绝对黑体在波长为，绝对温度为T时的辐射通量密度为 普朗克量子假说 物体中分子、原子等的振动可视作带电的线性谐振子。这些谐振子只能存在于一些分离的状态中 这些分离的状态所对应的能量是不连续的，其相应的参量是某一最小能量的整数倍。 辐射或吸收参量时，振子从这些状中之一跃迁到另一个状态。 所以能量是不连续的，存在着最小单元（能量子hv)物体发射或吸收能量必须是小单元的整数倍，且是一份一份不连续的方式进行的。 二、史蒂芬—玻尔兹曼公式 对普朗克公积分得： 三、维思位移定律 对普朗克公式对 微分后求极大植，即得出黑体后最大辐射能的波长（ ?m ）与其对应绝对温度（T）的关系式为: 四、基尔霍夫定律 基尔霍夫发现：任何物体在任一给定的温度和波长条件下，它的辐射通量密度和吸收系数之比是一个常数，并且等于同一温度波长下，绝对黑体的辐射通量密度。 一个好的吸收体也是一个好的发射体。 温度相同的两物体，对于某波长的的辐射，如果甲比乙吸收得多，则甲比乙发射得也多 物体不吸收某波长的辐射，也就不发射该波长的辐射 一般物体的热辐射出射度小于同温度的绝对黑体的辐射出射度 定义物体的辐射能力与黑体辐射能力之比为物体的比辐射率或发射率，即： 第三节 太阳辐射源 一、概述 二、太阳辐射能量组成 三、太阳辐射在大气中的损耗 四、太阳辐射与日地距离及天顶角 (一) 太阳 是地球环境中，最强大天然电磁辐射源 ，是当前航天、航空可见光及近红外遥感的主要辐射源 是一个表面温度约5900K的炽热发光球体。 太阳是地球上除核能外一切有用能量的源泉 地球距太阳1.5亿KM，太阳辐射能经500 秒方到达地球，地球反接收太阳辐射能约二十二亿分之一。 太阳辐射是一种十分复杂的连续电波光谱，从波长10-4或更短的X射线延伸到大于100m的无线电波，但辐射能主要集中在0.31-5.6um波段内。 (一) 太阳辐射与太阳光谱 1 太阳电磁辐射强度 用太阳常数表示。 太阳常数： 日地距离等于地球平均半径时，指大气层顶部平均日—地距离处，垂直于太阳入射光线的单位面积上，单位时间内接收到的太阳辐射的总能量. 太阳常数=135.3毫瓦/厘米2=1352w/m2 (一) 太阳(3) 2 太阳辐射能量的组成 (一) 太阳(4) 3 太阳辐射在大气中的损耗 四、太阳辐射与日地距离及天顶角 地球公转轨道为椭圆形； 太阳辐射能（太阳常数）是在平均日地距离的情况下测得，故任一时刻的太阳辐射能需考虑日地距离的变化 大气层外太阳辐照度： 为太阳辐亮度， 为日地距离 任一时刻太阳辐照度： 为太阳常数， 为平均日地距离 可从天文年历中查获出（在应用时取其倒数） 太阳常数也随太阳活动的强弱而稍有变化，由于变化很小，一般应用时不予考虑。 太阳辐射与天顶角的关系 地面太阳辐照度与天顶角的关系为： 第四节 地球辐射源 地球是目前热红外遥感的主要辐射源. 1. 地球电磁辐射的特性: 能量集中在远红外和中红外谱段，峰值在9.7um处，大部分集中在8-14的范围内。这是由于地球表面平均温度约270C，接近（不超过）3000K，故为3000K黑体光谱曲线所包围。 (二) 地球(2) 2.与太阳辐射的关系 地球辐射曲线与太阳辐射曲线在5.5处相交，3处地球辐射减弱至接近于0，6处，太阳辐射减至接近于0。 (二) 地球(3) 波长0.3-3um，主要是反射太阳辐射能，地球热辐射可忽略不计。 波长3-6um中红外波段太阳与地球辐射均不能忽略.作该波段的红外遥感时，常选择在清晨时分，经减少太阳辐射影响 波长6um，主要是地球表面的