朗伯余弦定律

电磁波的多普勒效应 电磁波因辐射源（或者观察者） 相对于传播介质的运动，而使 观察者接受到的频率发生变化， 这种现象称为多普勒效应。
类似声波的多普勒效应。
（合成孔径雷达的工作原理）
电磁波的粒子性

电磁波的粒子性是指电磁辐射除了它的连 续波动状态外还能以离散形式存在。其离 散单元称为光子(photo)或量子(quanta)。 大量实验证明，光照射在金屑上能激发出 电子，称为光电子。且光电子的能量与光 的强度、光照的时间的长短无关，而仅与 入射光的频率有关。即光强仅增加光电子 的数量，而光电子的动能只与入射光的频 率有关。
M Bλ（T）
0
1
2
3
4
5
6
λ
(μm)
2.3 一般辐射体和发射率
对于一般物体而言，需要引入发射 率（热辐射率、比辐射率），表明 物体的发射本领。
M ( , T ) (, T )
Mb(, T )
非黑体的辐射通量密度与同一温度下黑体辐射通量密度的比值。

实际物体的辐射 物体的发射率是温度和波长的函数。物体 的发射率与身的性质、物理状况（如粗糙 度、颜色等）有关；物体的表面温度受自 身的比热、热惯量、热导率、热扩散率等 影响较大。
2.2.2 斯蒂芬－玻尔兹曼定律
对普朗克定律在全波段内积分，得到斯蒂芬－玻尔兹曼 定律。辐射通量密度随温度增加而迅速增加，与温度的4 次方成正比。
Wb T
4
σ : 斯蒂芬－玻尔兹曼常数，5.6697＋－0.00297）×10－12 Wcm-2K-4
任一物体辐射能量的大小是物体表面温 度的函数。斯—玻定律表达了物体的这 一性质。红外装置测试温度的理论根据 。
电磁波的小孔衍射亮斑的大小(衍射 角)与小孔的直径d成反比
最小分辨角: 1.22
0
d
(设计遥感器地空间分辨
率具有重要意义。)
d 物镜的有效孔径
电磁波的偏振


电磁波遇到“狭缝”的障碍物时，能够通 过狭缝地振动分量，称为电磁破的偏振。 非偏振光，偏振光，部分偏振
电磁波的叠加原理
当两列波在同一空间传播时，空间 尚各点的振动为各列波单独振动的 合成。
电磁波的粒子性
能量：E 动量：P
E hv hc /
P h/
h : 普朗克常数，6.6260755×10－34 J s c : 光速； v : 频率 λ ：波长
能量和动量是粒子属性

辐射能量与它的波长成反比。 即电磁辐射波长越长，其辐射 能量越低。
这对遥感是有重要意义的．如地表待征 的微波发射要比波长相对短的热红外辐射更难 感应。因此对于长波的低能辐射，遥感系统必 须采取相应的对策，以尽量获得可探测的能量 信

物体辐射的波长因为光源和观测者的相对 运动而产生变化。在运动的波源前面，波 被压缩，波长变得较短，频率变得较高 (蓝 移 (blue shift))。在运动的波源后面，产 生相反的效应。波长变得较长，频率变得 较低 (红移 (red shift))。波源的速度越高， 所产生的效应越大。根据光波红/蓝移的程 度，可以计算出波源循着观测方向运动的 速度。
微 波 （1－1000毫米）。4个优点。
第二节 电磁波辐射规律
2.1 黑体辐射
2.2 黑体辐射定律 2.3一般辐射体和发射率
2.4 基尔霍夫定律
2.1 黑体辐射
黑体：对任何波长的辐射，反射率和投射率都等于0。
黑体是一种理想的吸收体，自然界没有真正的黑体。
☆ 绝对黑体：如果一个物体对于任何波长 的电磁辐射都全部吸收，则这个物体是绝 对黑体。 光谱吸收系数（吸收率）： α（λ，T） 光谱反射系数（反射率）： ρ（λ，T） 绝对黑体： α（λ，T）= 1 ； ρ（λ，T） =0
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 ）

一列波在空间传播时，将引起空间各点的 振动，两列(或多列)波在同一空间传播时， 每列波对各点的振动都有贡献，因此空间 各点的振动就是各列波单独在该点产生的 振动的矢量和。
2h c Mb( , T ) 5 hc kT (e 1)
h: 普朗克常数6.6260755*10-34 W· s2 k: 玻尔兹曼常数，k=1.380658*10-23 W· s· K-1 c: 光速; λ : 波长（μ m）; T: 绝对温度（K）
图示普朗克公式 变化特点： (1) 辐射通量密度 随波长连续变化， 只有一个最大值； (2) 温度越高，辐 射通量密度越大， 不同温度的曲线 不相交； (3) 随温度升高， 辐射最大值向短 波方向移动。
频率(Frenquency)

频率指单位时间内、完成振动或振荡的次 数或周期。即在给定时间内，通过一个固 定点的波峰数，它常以赫兹(Hz)为单位，

在真空少电磁波以光速传播， 是它们的波长(λ)与频率(ν) 满足如下关系：
C＝ λ ν

电磁波的衍射

波在传播过程中通到障碍物时，在障碍物 的边缘一些波偏离直线传播而进入障碍物 后面的“阴影区”的现象称为衍射现象。 它是由于障碍物引起波的振幅或相位的变 化，导致波在空间上振幅或强度重新分布 的现象，也是波的重要特性之一。如，声 波可传到拐角后而；光通过小孔，在孔后 的屏上出现的不是一个亮点，而是一个亮 斑。其亮班周围有逐渐减弱的明暗相间的 圆环。
多普勒效应

在日常生活中，我们都会有这种经验：当 一列鸣着汽笛的火车经过某观察者时，他 会发现火车汽笛的声调由高变低. 为什么会 发生这种现象呢？这是因为声调的高低是 由声波振动频率的不同决定的，如果频率 高，声调听起来就高；反之声调听起来就 低.这种现象称为多普勒效应，它是用发现 者克里斯蒂安· 多普勒的名字命名的，多普 勒是奥地利物理学家和数学家.他于1842年 首先发现了这种效应。
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。
电磁波的波动性
电磁波在传播中遵循波的干 射、衍射、散射等规律
电磁波的波动性 波长 频率

波长 wavelenth


波长指波在一个振动周期内传播的距 离．即沿波的传播方向，两个相邻的同相 位点(如波峰或波谷)间的距离，波长常用人 们熟悉的长度单位来度量，只是往往将之 划分得很小， 如米(m)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米 (μm)、纳米(nm)等。
第一节 电磁波与电磁波谱
电磁波
电磁波的性质
电磁波谱
1.1 电磁波
波的概念：波是振动在空间的传播。
机械波：声波、水波和地震波等，振动的是弹
性媒质中质点的位移矢量
电磁波（ElectroMagnetic Spectrum )
由振源发出的电场矢量和磁场矢量在空间的 传播。

电磁波
:根据麦克斯韦电磁场理论,变化 的电场能够在它的周围引起变化的磁场,这 个变化的磁场又在较远的区域内引起新的 变化电场,并在更远的区域内引起新的变化 磁场.这种变化的电场和磁场交替产生,以有 限的速度由近及远在空间内传播的过程称 为电磁波.


上式表明，黑体最大辐射强度所对应的波 长与黑体的绝对温度成反比。 如当对一块铁加热时，我们可以观察到随 着铁块的逐渐变热铁块的颜色也从暗红-橙 一黄一白色，向短波变化的现象。
针对要探测的目标，选择最佳的遥感波 段和传感器。
温度越高,所有波长上的波谱辐射通量越大 下图为绝对黑体的单色辐出度按波长分布曲线
2.2.3 维恩（Wien)位移定律
M B（ λ λ T） 最大值所对应的波长为
维恩位移定律:
M Bλ（T）
m
Tλ
m
=
b
3
b 2.897 10 m . K
λ
m
λ
维恩位移定律指出，当绝对黑体的温度升高 时，单色辐出度最大值向短波方向移动。


高温物体发射较短的电磁波，低温物体发 射较长的电磁波。 常温（如人体300K左右，发射电磁波的峰 值波长9.66μm ）


绝对黑体
对于任何温度，任何波长吸收 比始终等于一的物体
显然，绝对黑体的单色吸收比等于一，即：
aB( , T) =1
绝对黑体 模型
人工制造的接近黑体的吸收体
2.2 黑体辐射的定律
2.2.1 普朗克公式 2.2.2 斯蒂芬－玻尔兹曼定律 2.2.3 维恩位移定律
2.2.1 普朗克公式
描述黑体辐射通量密度与温度、 波长分布的关系。 2
1.3
电磁波谱
按照电磁波的波长（频率的大小）长短，依次排列支 撑的图表，成为电磁波谱。
传播的方向性、穿透性、可见性、颜色不同。
共性：传播速度相同
遵守相同的反射、折射、透射、吸收和散射定律 紫外线 （0.01－0.4微米），碳酸盐，油污 可见光 （0.4－0.76微米），人眼、单色、全色
红外线 （0.76－1000微米）
1.3 电磁波谱
电磁波谱：将各种电磁波在真空中的波长按其
长短，依次排列制成的图表。 在电磁波谱中，波长最长的是无线电波，其 按波长可分为长波、中波、短波和微波。波长最短 的是γ射线 电磁波的波长不同，是因为产生它的波源不 同。
电磁波谱

不同的电磁波由不同的波源产生．如果按 照电磁波在真空中传播的波长递增（或频 率递减）的顺序排列，就能得到电磁波谱 图．


发射率等于吸收率。好的吸 收体也是好的发射体，如果不 吸收某些波长的电磁波，也不 发射该波长的电磁波。

黑体的ελ = ε=1；灰体的ελ =ε=常数<1; 选择性辐射体的ελ <1,且随波长而变。