电磁波及电磁辐射特性资料课件
87页1、第二章 电磁辐射及其度量,2.1 电磁波与电磁辐射 2.2 物质的电磁辐射特性 2.3 电磁辐射的传播特性 2.4 电磁辐射的物理和化学效应 2.5 电磁辐射的度量 2.6 遥感有关的辐射基本定律 2.7 物体的温度与热惯量,遥感-原理.技术.应用武汉大学资源与环境学院,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:,2.1电磁波与电磁辐射,遥感-原理.技术.应用武汉大学资源与环境学院,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:,2.1电磁波与电磁辐射,遥感-原理.技术.应用武汉大学资源与环境学院,平面电磁波示意图,E,H,k成右手螺旋关系,遥感-原理.技术.应用武汉大学资源与环境学院,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),遥感-原理.技术.应用武汉大学资源与环
2、境学院,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。,遥感-原理.技术.应用武汉大学资源与环境学院,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,电磁波的能量 电磁波具有能量,称为辐射能。平面电磁波的能量密度(单位体积内波的能量)为:,单个光子(photon)的能量:,遥感-原理.技术.应用武汉大学资源与环境学院,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
3、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。,遥感-原理.技术.应用武汉大学资源与环境学院,各波段区间的特征和应用有所不同,遥感-原理.技术.应用武汉大学资源与环境学院,遥感-原理.技术.应用武汉大学资源与环境学院,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。,遥感-原理.技术.应用武汉大学资源与环境学院,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:0.10.38m(上端变化:0.300.40m) 可见光:0.380.76m(上端变化:0.70.78m) 红外线:0.761000m(上端变化:1001000m) 国际照明协会对红外的划分: 近红外: 0.761.4m;中红外:1.4 3m;远红外: 31000m. 另一种划分: 近红外: 0.763m;中红外:3 6m;远红外: 615m;极远红外:15 1000m.,遥感-原理.技术
4、.应用武汉大学资源与环境学院,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。13m 中波红外(MWIR):兼有反射和发射。 38m 长波红外(LWIR):以发射为主。815m ERDAS文件中的SWIR包括NIR、 SWIR和MWIR,遥感-原理.技术.应用武汉大学资源与环境学院,电磁辐射波谱的4种表示方法: 频率():单位Hz,1Hz=1s-1; 波长():单位见下表; 波数():单位cm-1; 角频率():单位rad/s,或s-1; 相互关系: =/2=c/=c 电磁波谱中各波段使用的波长单位:,遥感-原理.技术.应用武汉大学资源与环境学院,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:,2.2物
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