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1、第2章电磁波与遥感物理基础,2.1 电磁波与电磁波谱2.2 电磁波辐射源2.3 地物的反射辐射2.4 地球辐射与地物波谱特征,波：是振动在空间的传播。如声波、水波、地震波等。 电磁波：在空间传播的交变电磁场。当电磁振荡进入空间时，变化的磁场激发了变化的电场，使电磁振荡在空间传播，形成电磁波，也称电磁辐射。,2.1 电磁波与电磁波谱,电磁波,波：是振动在空间的传播。如声波、水波、地震波等。,2.1 电磁波与电磁波谱,电磁波,电磁波的基本特征：1.电磁波的传播电磁波是横波，质点的震动方向与波的传播方向垂直，传播速度为3108 m/s，不需要媒质也能传播，与物质发生作用时会有反射、吸收、透射、散射等
2、。电磁波是遥感信息的载体，电磁波理论是遥感的物理理论基础。,E 电场，M 磁场， C 传播方向,描述电磁波的物理量：波长、频率、振幅、位相等。c=f*, f 频率，波长,麦克斯韦 （1831-1879）,普朗克 （1858-1947）,爱因斯坦 （1879-1955）,波动性,粒子性,电磁波的叠加原理当两列波在同一空间传播时，空间上各点的振动为各列波单独振动的合成。 任何复杂的电磁波都可以分解成许多比较简单的电磁波； 比较简单的电磁波也可以合成为复杂的电磁波。（白光的色散和合成，计算机显示器的工作原理， 混合像元的分解 ）,电磁波的衍射电磁波遇到有限大小的障碍物时，能够绕过障碍物而弯曲地向障碍
3、物地后面传播。把这种通过障碍物边缘改变传播方向地现象，称为电磁波的衍射。,电磁波的偏振电磁波遇到“狭缝”的障碍物时，能够通过狭缝的振动分量，称为电磁波的偏振。,3.粒子性把电磁波作为粒子对待时，能量:,h : 普朗克常数，6.62607551034 J s c : 光速； v : 频率 能量越大，波长越短，粒子性越强，直线性越强。,波粒二象性的程度与电磁波的波长有关：波长愈短，辐射的粒子性愈明显；波长愈长，辐射的波动特性愈明显。,定义：按照电磁波的波长（频率的大小）长短，依次排列成的图表，称为电磁波谱。依次为：射线X射线紫外线可见光红外线微波无线电波。,电磁波谱,各种电磁波的特点,常用的遥感波
4、段：,电磁辐射源：能辐射任何波长电磁波的物质。自然辐射源人工辐射源 (主动式遥感的辐射源，雷达探测。分为微 波雷达和激光雷达)不同辐射源的电磁辐射信息存在一定的差异，可由相应探测波段的遥感器以成像或非成像的方式进行记录。,2.2 物体的发射辐射,自然辐射源 太阳辐射：是可见光和近红外的主要辐射源；常用5900的黑体辐射来模拟；其辐射波长范围极大；辐射能量集中-短波辐射。大气层对太阳辐射的吸收、反射和散射。 地球的电磁辐射：小于3 m的波长主要是太阳辐射的能量；大于6 m的波长，主要是地物本身的热辐射；3-6 m之间，太阳和地球的热辐射都要考虑。,1.电磁辐射的度量术语,（3）辐照度（E）单位面
5、积上接收的辐射通量。E= d F / dA ，单位：W . m-2 （4）辐射出射度（M）单位面积上辐射出的辐射通量。M= d F / dA ，单位：W . m-2 （5）辐射强度（I）点辐射源在某一方向单位立体角内 的辐射通量。I = d F / dW，单位：W . sr-1,2.物体的热辐射热辐射由于物体内部微观粒子的热运动所引起的电磁辐射。物体热辐射的强弱取决于地物自身性质和温度，辐射能量分布随波长的不同而变化。太阳（表面温度6000K）热辐射体地球（平均温度300K）,3.绝对黑体（1）绝对黑体：对任何波长的辐射，吸收率等于1，反射率和透射率都等于0。与温度和波长无关。黑体是一种理想的吸收体，自然界没有真正的黑体。,用不透明材料制成的开有小孔的空腔(如上图)就是一个黑体模型。空腔外面的辐射能够通过小孔进入空腔，进入空腔的射线，在空腔内进行多次反射，每反射一次内壁吸收一部分能量，最后全部被吸收掉，从小孔穿出的辐射能可以略去不计。小孔即相当于黑体的表面。,h: 普朗克常数, 6.6260755*10-34 Ws2 k: 玻尔兹曼常数，k=1.380658*10-23 WsK-1 c: 光速; : 波长（m）; T: 绝对温度（K）M, 辐射出射度,（2）黑体辐射规律： 普朗克公式 1900年，普朗克由量子论推导出热辐射定理，即普朗克公式：,
