文档介绍：浙江工业大学
应用物理系
大气结构图(1)
光辐射的传输
在大气中的传输:
•大气结构及模型
•大气消光及大气窗口
•大气吸收和散射
在光纤等波导结构中的传输
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大气结构图(2) 大气的组份及作用(1)
五层结构大气组成主要作用
•对流层:大气活动、人类
N 生物体的基本成分
主要活动区域主要 2
成分
•平流层:水汽少、臭氧丰干维持生物活动的必要物质
O2
富洁
CO 光合作用的基本原料;对地面保温
•中间层:第二对流层空 2
气次要
•热层-电离层:空气稀薄、吸收紫外线,使地球上的生
成分 O
曾电离状态 3 物免遭过量紫外线的伤害
•逸散层
水汽成云致雨;地面保温对红外和紫外吸收
光电器件大多工作在对流层固体杂质凝结核对光起散射作用
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大气的组份及作用(2) 气溶胶在大气中的分布情况
•干洁大气对光辐射的吸收和散射: •垂直分布
主要是一些可变成份,如二氧化碳、一氧化碳、重力作用:导致气溶胶粒子数量随高度按指数衰减
甲烷、臭氧、氨、二氧化硫等 z
Nz() N (0) e h0
•水蒸汽对光辐射影响:
水汽对光有吸收作用,尤其紫外和红外•特征高度:h0为不同条件下的特征高度,
•不同能见度和不同地区及气候有不同的特征高度
相对湿度概念: •能见度越差,特征高度越低
单位体积中空气所含水蒸汽的质量与同温度下饱和水蒸汽
质量之比(%) •尺度(尺寸)分布
不同温度下,单位体积中饱和水蒸汽质量不同
不同尺度颗粒对光波的散射不同
•气溶胶粒子对光辐射影响: 统计分布规律:广义伽玛分布
悬浮粒子对光有吸收作用和散射,如水蒸汽凝结 bcr d
成的雾颗粒、灰尘等固态气溶胶-霾 nr() are a,b,c,d为拟合参数
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大气模式大气消光
•大气特征参数: •大气消光:大气对光辐射强度的衰减作用,
气压、温度、温度递减率及密度、所处高度包括吸收和散射
•标准大气•特点:
•与空气密度和大气厚度有关
大气模式•悬浮颗粒的消光作用大
•气体有明显的吸收,存在吸收峰
•波长小于300nm的紫外在地表几乎观察不到
•消光规律
dsk(,)(,) ssds ()
消光系数k:不同的成分具有不同消光系数
•大气总的消光效应是各成分的消光效应的线性叠加
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波盖尔定律大气窗口
•消光规律
dsk(,)(,) ssds ()
对于均匀光学介质,积分可得:
(,)se (,0) ks()
(,0)el()
这里l(λ)为介质的光学厚度
•波盖尔定律使用注意:
用于均匀光学介质
辐射光功率过大时会出现饱和吸收
不考虑多次散射的影响
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