Question

电磁波谱

Answer 1

1.电磁波谱

将各种电磁波按其波长(或频率)的大小，依次排列成图表(图2-3)，这个图表就称为电磁波谱。在电磁波谱中，各种电磁波的波长(或频率)之所以不同，是由于产生电磁波的波源不同。例如，无线电波是由电磁振荡发射的，微波是利用谐振腔及波导管激励与传输，通过微波天线向空间发射的;红外辐射是由于分子的振动和转动能级跃迁时产生的;可见光与近紫外辐射是由于原子、分子中的外层电子跃迁时产生的;紫外线、γ射线和X射线是由于内层电子的跃迁和原子核内状态的变化产生的;宇宙射线则来自宇宙空间。

图2-3电磁波谱及应用

在电磁波谱中，各种类型的电磁波，由于波长(或频率)的不同，它们的性质就有很大的差别(如在传播的方向性、穿透性、可见性和颜色等方面的差别)。例如，可见光可被人眼直接感觉到，看到物体各种颜色;红外线能克服夜障;微波可穿透云、雾、烟、雨等。但它们也具有共同性:①各种类型电磁波在真空(或空气)中传播的速度相同，其传播的速度都等于光速;②遵守统一的反射、折射、干涉、衍射及偏振定律。

在电磁波谱中，各个波段的划分是相对的，它们之间并没有严格的界限，实际上从宇宙射线到工业电波，整个电磁波谱都是连续的。本书采用各波谱段的波长范围划分如下:

紫外波段0.01～0.38μm

可见光波段0.38～0.76μm

紫光0.38～0.43μm

蓝光0.43～0.47μm

青光0.47～0.50μm

绿光0.50～0.56μm

黄光0.56～0.59μm

橙光0.59～0.62μm

红光0.62～0.76μm

红外波段0.76～1000μm

近红外线波段0.76～3.0μm

中红外线波段3.0～6.0μm

远红外线波段6.0～15.0μm

超远红外线波段15.0～1000μm

微波波段1mm～1m

毫米波1～10mm

厘米波1～10cm

分米波0.1～1m

2.遥感技术应用的波谱段

目前遥感技术应用的波谱段，主要是从紫外到微波的范围，其主要特征如下。

(1)紫外线:波长范围为0.01～0.38μm。太阳辐射含有紫外线，通过大气层时，波长小于0.3μm的紫外线几乎都被吸收，只有0.3～0.38μm波长的紫外线能穿过大气层到达地面，且能量很少，并能使溴化银底片感光。紫外波段在遥感中应用比其他波段晚，目前主要用于探测碳酸盐岩的分布。碳酸盐岩在短波区域对紫外线的反射比其他类型的岩石强。另外，水面漂浮的油膜比周围水面反射的紫外线要强烈，因此可用于油污染的监测。但是紫外波段从空中可探测的高度大致在2000m以下，对高空遥感不宜采用。

(2)可见光:在电磁波谱中，只占一个狭窄的区间，波长范围在0.38～0.76μm。它由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫光组成。人眼对可见光能够直接感觉，不仅对可见光的全色光，而且对不同波段的单色光，也都具有这种能力。所以可见光是作为鉴别物质特征的主要波段。在遥感技术中，常用光学摄影方式接收和记录地物对可见光的反射特征。也可将可见光分成若干个波段同一瞬间对同一景物、同步摄影获得不同波段的像片;亦可采用扫描方式接收和记录地物对可见光的反射特征。可见光是遥感中最常用的波段。

(3)红外线:波长范围为0.76～1000μm，为了实际应用方便，又将其划分为近红外(0.76～3.0μm)，中红外(3.0～6.0μm)，远红外(6.0～15.0μm)和超远红外(15.0～1000μm)。

近红外在性质上与可见光相似，所以又称为光红外。由于它主要是地表面反射太阳的红外辐射，因此又称为反射红外。在遥感技术中采用摄影方式和扫描方式，接收和记录地物对太阳辐射的红外反射。在摄影时，由于受到感光材料灵敏度的限制，目前只能感测0.76～1.3μm波长范围。近红外波段在遥感技术中也是常用波段。

中红外、远红外和超远红外是产生热感的原因，所以又称为热红外。自然界中任何物体，当温度高于绝对温度(－273.15℃)时，均能向外辐射红外线。物体在常温范围内发射红外线的波长多在3.0～40.0μm之间，而15.0μm以上的红外线易被大气和水分子吸收，所以在遥感技术中主要利用3.0～15.0μm波段，更多的是利用3.0～5.0μm和8.0～14.0μm波段。中红外、热红外和远红外都能产生热感，红外遥感就是采用热感应方式探测地物本身的辐射(如热污染、火山、森林火灾等)，所以工作时不仅白天可以进行，夜间也可以进行，能进行全天时遥感。

(4)微波:波长范围1mm～1m。微波可分为毫米波、厘米波和分米波。微波辐射和红外辐射两者都具有热辐射性质。由于微波的波长比可见光、红外线要长，能穿透云、雾而不受天气影响，所以能进行全天候、全天时的遥感探测。微波遥感可以采用主动或被动方式成像，另外，微波对某些物质具有一定的穿透能力，能直接透过植被、冰雪、土壤等表层覆盖物。因此微波在遥感技术中是一个很有发展潜力的遥感波段。

Answer 2

电磁波谱：将电磁波按照波长或频率、波数、能量的大小顺序排列