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大气窗口公式的理论推导 张新安 （西安工程大学，纺织与材料学院，710048 ） 摘要：作者根据水分子中原子的排列结构分析了水分子中的氢原子在电磁波作用下的运动机 5 理。根据振动和波动理论推导出大气水分子氢原子振动的电磁波吸收率计算式。通过与经验 公式的对比以及应用相对论原理，得到了氢原子振动速度，位移和加速度方程。讨论发现， 该理论模型的理论结果与实测结果吻合很好。 关键词：大气水分子，相对论原理，电磁波吸收率计算式，氢原子振动方程 The theoretical deducing of atmospheric window formula 10 Zhang xin-an （Xi’an Polytechnic University, Faculty of textile and materials, 710048,Xi’an ） Abstract: According to the arrangement of atoms in water molecule, the principle that the water molecule absorb electromagnetic wave has been found. The applying the vibration and wave theory leads to the establishment of the electromagnetic wave absorption and transmitting 15 formulas of water molecule in atmosphere.Comparing with the experimental formula as well as applying the theory of special relativity, the vibration velocity, displacment and accelaration equation have been derived. From discussion, the theroretcal results are founded being agree with the measurement results. 0 引言 20 大气窗口是指地球大气层电磁波的透射情况。对这个问题的讨论是基础光学的重要内容 [15] 之一 。同时，对该问题的研究涉及到卫星通讯，航空遥感，雷达，红外辐射探测等诸多 领域[68] 。另外，也牵扯到电磁波与原子电子的相互作用等物理学基础理论。 作者曾总结出了一个大气窗口公式。并初步得到了大气水分子的电磁波吸收机理。在此 基础上，本文应用振动和波动理论以及相对论理论从理论上对大气窗口公式进行了推导。对 25 比实验结果后发现，该理论公式与实际情况吻合较好。 1 氢原子之间的振动引起的吸收和辐射 大气中能对红外辐射产生吸收的分子主要是，水蒸汽（H O ），二氧化碳（CO ）， 2 2 O CO 臭氧（ ），一氧化氮（N O ），甲烷（CH ）以及一氧化碳（ ）等。而水蒸汽（H O ）， 3 2 4 2 O