页数：18页文件大小：448.2 KB来源： 遥感物理ppt课件
本课件从电磁波谱的划分与各波段的产生方式讲起，说明电磁辐射源与热辐射的概念，进而引入绝对黑体这一理想模型，依次给出普朗克定律、斯忒藩—玻耳兹曼定律、维恩位移定律与基尔霍夫定律，并按发射本领的变化规律把物体划分为黑体、灰体与选择性辐射体三类。
电磁辐射的基础知识
本章讲解电磁波谱的构成与各波段的产生方式、电磁辐射源与热辐射的概念，以及描述黑体辐射的几条基本定律，是后续辐射定标与热红外遥感内容的理论基础。
电磁波谱：电磁波的范围很广，按照波长（或频率）的大小，把它们依次排成波谱，称为电磁波谱。
可见光波段约为 400 nm（紫）到 760 nm（红），其两侧分别为紫外线与红外线，更短波段为 X 射线，更长波段为无线电波。
电磁波谱按波长由短到长依次排列为：
宇宙射线 → γ 射线 → X 射线 → 紫外线 → 可见光 → 红外线 → 微波（毫米波、厘米波、分米波）→ 超短波 → 短波 → 中波 → 长波 → 无线电波
电磁波谱的产生
电磁波谱的产生
可见光按波长由长到短为：红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
电磁波谱的产生
电磁热辐射：能够发射电磁波的物体称为电磁辐射源，以电磁波的形式从物体向外发射电磁能量的过程称为电磁辐射。
电磁辐射的主要定律
前四条描述黑体辐射本身，基尔霍夫定律则给出物体发射本领与吸收率之间的联系。
黑体：遥感探测离不开辐射源，但是由于现实世界辐射源的复杂性，研究时要借助理想模型，然后再根据实际情况做修正或近似。
绝对黑体就是研究辐射规律的理想模型，绝对黑体的辐射光谱对于研究一切物体的辐射规律具有根本的意义。
（1）普朗克定律：1900 年普朗克引进量子概念，将辐射当做不连续的量子发射，成功地从理论上得出了与实验精确符合的绝对黑体辐射出射度随波长的分布函数。
瑞利—琴斯定律：普朗克定律将发射的单色强度与发射物质的温度和频率联系了起来。在长波（低频）极限下，普朗克公式退化为瑞利—琴斯公式。
（2）斯忒藩—玻耳兹曼定律：1879 年斯蒂芬由实验发现，绝对黑体的积分辐射能力与其温度的 4 次方成正比。1884 年，玻耳兹曼由热力学理论得出了这个公式：
M = σT4
式中 σ 为斯忒藩—玻耳兹曼常数。
（3）维恩位移定律：1893 年维恩从热力学理论导出黑体辐射光谱的极大值对应的波长，温度愈高，峰值波长愈小。
λmax · T = 常数
思考：太阳、火点、地表三者的峰值波长分别落在什么波段？
不同温度所对应的峰值波长：下表列出典型温度下的黑体辐射峰值波长。
| 温度（K） | 峰值波长（μm） |
|---|---|
| 300 | 9.66 |
| 500 | 5.76 |
| 1000 | 2.88 |
| 2000 | 1.44 |
| 3000 | 0.96 |
| 4000 | 0.72 |
| 5000 | 0.58 |
| 6000 | 0.48 |
| 7000 | 0.41 |
| 8000 | 0.36 |
300 K 的地表辐射峰值在 9.66 μm 附近，而约 6000 K 的太阳辐射峰值在 0.48 μm 附近，二者相差约 20 倍。
（4）基尔霍夫定律：通过观察人们发现，吸收率高的物质发射本领要强。例如一块白底黑花瓷片，把它加温到一定程度，原来黑色花纹处有更强的辐射。
不同温度下物体的吸收率与出射度之间没有确定的数量关系，但是在同一温度下，它们之间严格成正比例关系，这个规律称之为基尔霍夫定律。
基尔霍夫定律可表述为：在一定的温度下，任何物体的辐射出射度与其吸收率的比值是一个普适函数，只是温度、波长的函数，与物体的性质无关。
（5）根据发射本领的变化规律，把物体一般分为三种类型：
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