Общая характеристика влияния атмосферы на оптические сигналы
Исследование и характеристика взаимодействия излучения с атмосферой при дистанционном зондировании. Ознакомление с содержанием закона Бугера. Определение спектральной яркости излучения объекта, являющейся во многих случаях признаком его распознавания.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.11.2018 |
| Размер файла | 90,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана
Общая характеристика влияния атмосферы на оптические сигналы
УДК 621.391
М.Л. Прокофьев, e-mail: mp.prokofyev@gmail.com
А.К. Горбунов kf_mgtu_fiz@mail.ru
Калуга, 248000, Россия
Атмосфера представляет собой смесь газов, в которой взвешены твердые и жидкие частицы вещества -- от тонкого аэрозоля до плотных облаков со всеми возможными промежуточными стадиями.
При прохождении через атмосферу оптическое излучение взаимодействует с содержащимися в ней газами, частицами пыли, дыма, кристалликами льда, каплями воды и т. п. При этом процессы рассеяния и поглощения энергии уменьшают интенсивность солнечной радиации на поверхности Земли и меняют диапазон излучения. Поэтому для качественной интерпретации результатов дистанционных измерений необходим учет влияния атмосферы. Кроме вышеназванных процессов необходимо учитывать собственное излучение атмосферы и сравнительно быстрые изменения параметров приходящего излучения, вызванные турбулентностью атмосферы и приводящие к мерцанию, дрожанию и размытию изображений.
Взаимодействие излучения с атмосферой при дистанционном зондировании показано на рис.1.
Рис.1. Взаимодействие излучения с атмосферой при дистанционном зондировании
Яркость Lo6 от объекта исследования, представленного в виде элементарной площадки , характеризует собственное излучение объекта (составляющая яркости L'o6) и отраженное им излучение (составляющая L''o6) внешних источников, создающих в плоскости объекта некоторую освещенность Eo6. Эта освещенность, в свою очередь, при пассивном методе зондирования имеет составляющие за счет прямого солнечного излучения Ec, рассеянного солнечного излучения Eр и теплового излучения атмосферы в сторону объекта (противоизлучение атмосферы Еа). Таким образом, Lo6= L'o6 + L''o6; Eo6 = Ec + Eр + Eа.
Излучение на пути от объекта исследования до приемной оптико-электронной системы ослабевает вследствие его поглощения и рассеяния атмосферой.
Это ослабление описывается законом Бугера, по которому наблюдаемая яркость излучателя, находящегося на расстоянии в ослабляющей излучение среде, определяется как
(1)
где Loл - монохроматическая яркость излучателя; - монохроматический коэффициент (показатель) ослабления, зависящий от свойств среды распространения и длины волны излучения. В общем случае представляет собой сумму показателей истинного поглощения (или просто поглощения) и рассеяния :
.
Пропускание среды на длине волны л определяется как
.
Величину
,
называют спектральным поглощением среды.
В расчетах часто используют величину
,
называемую оптической толщиной (толщей) атмосферы. Трасса произвольного наклона имеет оптическую толщину
,
где - оптическая толщина вертикального столба атмосферы;
- оптическая масса атмосферы, как функция зенитного угла И.
Для зенитных углов И > 60є, когда атмосферу можно считать плоскопараллельной, .
Для больших зенитных углов эта зависимость имеет более сложный характер. зондирование атмосфера бугер
Процесс взаимодействия излучения с атмосферой приводит не только к ослаблению излучения в соответствии с формулой (1), но и к созданию фона, имеющего яркость Lлф. Составляющими этой яркости является яркость Lлд, обусловленная рассеянным излучением (яркость «дымки»), и яркость Lла, обусловленная собственным излучением атмосферы в сторону приемной ОЭС.
Таким образом, измеряемая дистанционно яркость Lлн объекта исследования определяется как свойствами самого объекта, так и условиями его наблюдения, и состоянием атмосферы. Эту яркость можно представить как
(2)
где складывается из яркости собственного излучения и яркости отраженного излучения, создаваемого прямым и рассеянным солнечным излучением и противоизлучением атмосферы; - яркость излучения атмосферного фона в сторону приемной ОЭС. Поэтому выражение (2) можно записать в виде
.
Итак, для определения спектральной яркости излучения объекта, являющейся во многих случаях признаком его распознавания, необходимо знать оптические свойства атмосферы, характеризующиеся, в частности, пропусканием и яркостью создаваемого ею фона.
Список литературы
1. М.И. Апенко Прикладная оптика. М.: Машиностроение, 2008
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Оптические свойства аэрозолей. Релеевский закон рассеяния. Взаимодействие электромагнитного излучения с одиночной частицей. Оптические характеристики аэрозолей. Пределы применимости теории Ми. Процессы взаимодействия излучения с аэродисперсными частицами.
реферат [748,7 K], добавлен 06.01.2015Поля и излучения низкой частоты. Влияние электромагнитного поля и излучения на живые организмы. Защита от электромагнитных полей и излучений. Поля и излучения высокой частоты. Опасность сотовых телефонов. Исследование излучения видеотерминалов.
реферат [11,9 K], добавлен 28.12.2005Типы источников излучения, принципы их классификации. Источники излучения симметричные и несимметричные, газоразрядные, тепловые, с различным спектральным распределением энергии, на основе явления люминесценции. Оптические квантовые генераторы (лазеры).
реферат [1,8 M], добавлен 19.11.20101 квантово-механическая гипотеза Планка о квантованности излучения (поглощения) и вывод формулы для спектральной плотности энергетической светимости черного тела - теоретическое обоснование экспериментально наблюдавшихся законов излучения черного тела.
реферат [71,4 K], добавлен 08.01.2009Количественная характеристика интенсивности теплового излучения. Понятие спектральной поглощательной способности. Законы теплового излучения, используемые для измерения температуры раскаленных тел. Радиационная, цветовая и яркостная температура.
реферат [482,4 K], добавлен 19.04.2013Диапазоны инфракрасного и ультрафиолетового излучения. Изучение влияния рентгеновского излучения на организм человека. Использование микроволн в современной технике, в междугородней и международной телефонной связи, передачи телевизионных программ.
презентация [2,1 M], добавлен 06.01.2015Экспериментальное наблюдение характеристического излучения атома натрия в возбуждённом состоянии - в процессе горения; определение длины волны и энергетического уровня перехода наружного электрона, которым обусловлен характеристический цвет излучения.
практическая работа [13,7 K], добавлен 07.12.2010Понятие об оптическом волокне. Прохождение светового излучения через границу раздела сред, а также в оптических волокнах, определение окон прозрачности. Стабильность мощности лазерного излучения. Принципы измерения мощности на разных длинах волн.
курсовая работа [832,5 K], добавлен 07.01.2014Электромагнитное излучение как распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля, его виды. Применение радиоволн, инфракрасного излучения. Распространение и краткая характеристика электромагнитного излучения.
презентация [2,6 M], добавлен 31.03.2015Взаимодействие лазерного излучения с атомами. Пробой жидкостей под действием лазерного излучения. Туннельный эффект в лазерном поле. Модель процессов ионизации вещества под воздействием лазерного излучения. Методика расчета погрешностей измерений.
дипломная работа [7,4 M], добавлен 10.09.2010Характеристика корпускулярного, фотонного, протонного, рентгеновского видов излучения. Особенности взаимодействия альфа-, бета-, гамма-частиц с ионизирующим веществом. Сущность комптоновского рассеивания и эффекта образования электронно-позитронной пары.
реферат [83,8 K], добавлен 08.11.2010Моделирование параметрического рентгеновского излучения релятивистского электрона в геометрии рассеяния Лауэ. Исследование влияния асиметрии на угловую плотность дифрагированного переходного излучения. Спектрально-угловые характеристики излучений.
реферат [1,4 M], добавлен 22.06.2014Аэрокосмическое зондирование земных покровов с целью дистанционной оценки качества почв. Проверка разных моделей теплового излучения влажных почв в микроволновом диапазоне, определение физических свойств объекта по измеренной радиояркостной температуре.
дипломная работа [321,4 K], добавлен 15.08.2011Общие положения теории люминесценции. Разгорание и затухание люминесценции. Зависимость интегральной и мгновенной яркости электролюминесценции от напряжения, частоты, температуры. Действие на люминофоры инфракрасного излучения. Электрофотолюминесценция.
дипломная работа [51,1 K], добавлен 05.04.2008Принцип действия и разновидности лазеров. Основные свойства лазерного луча. Способы повышения мощности лазерного излучения. Изучение особенностей оптически квантовых генераторов и их излучения, которые нашли применение во многих отраслях промышленности.
курсовая работа [54,7 K], добавлен 20.12.2010Порядок и главные правила измерения величин I0 и Iфон с заданной статистической погрешностью. Определение излучения исследуемого радиоактивного изотопа. Направления и перспективы устранения различных систематических погрешностей в данном эксперименте.
лабораторная работа [149,1 K], добавлен 01.12.2014Процессы взаимодействия излучения. Схема реализации зондового устройства. Метод просвечивания узким пучком y-излучения. Анализ ядерно-геофизических методов разведки, использование в них излучений естественных и искусственных радиоактивных элементов.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 24.12.2014Результаты исследования влияния поглощения излучения на интенсивность фосфоресценции в твердых растворах органических соединений. Приведено сопоставление результатов теоретических расчетов с экспериментальными данными.
статья [88,1 K], добавлен 22.07.2007Источники и свойства инфракрасного, ультрафиолетового и рентгеновского излучений. Характеристики границ видимого излучения. Положительные и отрицательные воздействия ультрафиолетового излучения. Функции и применение рентгеновских лучей в медицине.
презентация [398,7 K], добавлен 03.03.2014Устройство фотометрической головки. Световой поток и мощность источника света. Определение силы света, яркости. Принцип фотометрии. Сравнение освещенности двух поверхностей, создаваемой исследуемыми источниками света.
лабораторная работа [53,2 K], добавлен 07.03.2007
