Cơ sở viễn thám-Chương 2

Trong viễn thám, các sóng điện từ đ-ợc sử dụng với các dải bước sóng của quang phổ điện từ. Đơn vị của bước sóng được đo phổ biến bằng micromet. Sóng điện từ được truyền trong môi trường đồng nhất theo kiểu hình sin với tốc độ gần bằng 3 x 108 m/s (tốc độ ánh sáng).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cơ sở viễn thám-Chương 2 Ch−¬ng 2 c¬ së vËt lý cña viÔn th¸m2.1. C¸c nguån n¨ng l−îng vµ c¸c nguyªn lý bøc x¹2.1.1. TÝnh chÊt sãng cña ¸nh s¸ng N¨ng l−îng ¸nh s¸ng cã tÝnh chÊt bøc x¹ tù nhiªn víi hai tr−êng ®iÖn vµ tõ cãh−íng vu«ng gãc víi nhau, chuyÓn ®éng tu©n theo nguyªn lý cña sãng ®iÒu hßa(h×nh 2.1). Tr−êng ®iÖn H−íng Tr−êng tõ truyÒn H×nh 2.1: Bøc x¹ ®iÖn tõ víi c¸c tr−êng sãng cña ¸nh s¸ng TÝnh chÊt sãng cña ¸nh s¸ng ®−îc thÓ hiÖn qua ph−¬ng tr×nh truyÒn ¸nh s¸ng: C= √xλtrong ®ã: C - h»ng sè tèc ®é ¸nh s¸ng (≈3 x 108 m/s) (coi tèc ®é ¸nh s¸ng trong kh«ng khÝ gÇn gièng nh− trong m«i tr−êng ch©n kh«ng) √ - tÇn sè dao ®éng cña ¸nh s¸ng; λ - b−íc sãng cña ¸nh s¸ng. Trong viÔn th¸m, c¸c sãng ®iÖn tõ ®−îc sö dông víi c¸c d¶i b−íc sãng cñaquang phæ ®iÖn tõ. §¬n vÞ cña b−íc sãng ®−îc ®o phæ biÕn b»ng micromet (μm, 1 μm = 10-6 m), hay nanomet ( Nm, 1 Nm= 10-9 m). Sãng ®iÖn tõ cã c¸c tÝnh chÊt c¬ b¶n nh− sau: - Sãng ®iÖn tõ ®−îc truyÒn trong m«i tr−êng ®ång nhÊt theo kiÓu h×nh sin víitèc ®é gÇn b»ng 3 x 108 m/s (tèc ®é ¸nh s¸ng). 20 - Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c cùc trÞ ®−îc gäi lµ b−íc sãng (λ) víi ®¬n vÞ lµ ®édµi. §©y còng chÝnh lµ kho¶ng c¸ch tõ 1 ®iÓm bÊt kú ë chu kú tr−íc ®Õn vÞ trÝ cñachÝnh nã ë chu kú sau trong ®å thÞ h×nh sin. - Sè l−îng c¸c cùc trÞ truyÒn qua mét ®iÓm nhÊt ®Þnh trong thêi gian 1 gi©y®−îc gäi lµ tÇn sè (√) - ®¬n vÞ cña tÇn sè lµ : herzt.2.1.2. Quang phæ ®iÖn tõ Quang phæ ®iÖn tõ lµ d¶i liªn tôc cña c¸c tia s¸ng øng víi c¸c b−íc sãng kh¸cnhau (h×nh 2.2). Sù ph©n chia thµnh c¸c d¶i phæ liªn quan ®Õn tÝnh chÊt bøc x¹ tùnhiªn cña c¸c ®èi t−îng, tõ ®ã h×nh thµnh nªn c¸c ph−¬ng ph¸p viÔn th¸m kh¸cnhau. • C¸c d¶i sãng cña quang phæ ®iÖn tõ Quang phæ ®iÖn tõ cã c¸c d¶i sãng chÝnh nh− sau : - C¸c tia vò trô: lµ c¸c tia s¸ng tõ vò trô cã b−íc sãng v« cïng ng¾n víiλ 30 cm. 21 H×nh 2.2: Sù ph©n bè c¸c d¶i sãng trong quang phæ ®iÖn tõ L−u ý chung : - Trong h×nh vÏ, c¸c tªn cña tõng d¶i sãng ®−îc nªu râ (vÝ dô sãng cùc tÝmhoÆc sãng cùc ng¾n,...), sù ph©n chia ®ã chØ ®Ó cho tiÖn sö dông cßn trong thùc tÕkh«ng cã sù ph©n biÖt mét c¸ch râ rµng gi÷a c¸c vïng sãng ®−îc ®Æt tªn vµ sù ph©nchia thµnh c¸c d¶i sãng víi c¸c ranh giíi nªu ë trªn chØ lµ t−¬ng ®èi. - Tªn cña c¸c vïng sãng ®−îc ®Æt t−¬ng øng víi c¸c ph−¬ng ph¸p nghiªn cøuvµ sè l−îng c¸c vïng ®ã th−êng nhiÒu h¬n sù ph©n chia th«ng dông. - Vïng nh×n thÊy chØ lµ vïng cùc nhá trong toµn bé quang phæ ®iÖn tõ (tõ 0,4 -0,7 μm) song trong ®ã vÉn ®−îc chia nhá h¬n thµnh c¸c tia ®¬n s¾c: - Sãng cùc tÝm nèi liÒn víi phÇn mµu xanh l¬ (Blue) cña vïng nh×n thÊy. NèitiÕp víi phÇn mµu ®á lµ vïng hång ngo¹i (infrared). - Vïng hång ngo¹i ®−îc chia ra 3 d¶i, song chØ cã hång ngo¹i nhiÖt míi liªnquan trùc tiÕp ®Õn sù nh¹y c¶m vÒ ®é nãng. - Vïng vi sãng (microwave) lµ c¸c vïng cã b−íc sãng dµi h¬n nhiÒu so víihång ngo¹i (tõ 1mm ®Õn 1m) vµ cßn ®−¬c gäi lµ sãng Radar. Vïng Radar còng ®−îcchia nhá thµnh nhiÒu vïng nhá víi nh÷ng ®Æc tÝnh riªng biÖt . - Vïng cã b−íc sãng dµi nhÊt, tiÕp tôc cña sãng radar lµ sãng Radio.2.2. TÝnh chÊt h¹t vµ sù truyÒn n¨ng l−îng cña ¸nh s¸ng Ngoµi tÝnh chÊt sãng th× ¸nh s¸ng cßn cã tÝnh chÊt h¹t. ¸nh s¸ng bao gåm rÊtnhiÒu ph©n tö nhá riªng biÖt ®−îc gäi lµ c¸c photon hay l−îng tö (quanta). N¨ngl−îng cña mçi l−îng tö ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: Q=hxvtrong ®ã: Q - n¨ng l−îng cña mçi l−îng tö (tÝnh b»ng Jun - J); 22 h - h»ng sè plank (h = 6,626 x 10-34 J/s); v- tÇn sè (Hz). NÕu gi¶i hai ph−¬ng tr×nh trªn, ta cã: v =C/λ Q = h x C / λ. C«ng thøc nµy thÓ hiÖn sù liªn quan gi÷a Q vµ λ. Khi h vµ C lµ c¸c h»ng sè, sùliªn quan ®ã thÓ hiÖn lµ khi ¸nh s¸ng cã b−íc sãng dµi h¬n th× n¨ng l−îng cña nã sÏnhá ®i (t−¬ng quan tØ lÖ nghÞch). §iÒu nµy cã ý nghÜa quan träng trong viÔn th¸m.Trong ¸p dông, viÖc thu nhËn bøc x¹ truyÒn ®i cña mét ®èi t−îng ë vïng sãng dµi lµkhã h¬n nhiÒu so víi c¸c bøc x¹ ë vïng sãng ng¾n (vÝ dô viÖc thu tÝn hiÖu sãng cùcng¾n ph¸t ra tõ ®èi t−îng lµ khã h¬n nhiÒu so víi viÖc thu bøc x¹ nhiÖt cña ®èit−îng). Do n¨ng l−îng ë vïng sãng dµi thÊp nªn trong viÔn th¸m, hÖ thèng thu nhËntÝn hiÖu bøc x¹ ®iÖn tõ víi b−íc sãng dµi th−êng ph¶i cã tr−êng nh×n réng nh»m thu®−îc nh÷ng tÝn hiÖu bøc x¹ ®ã. MÆt trêi th−êng lµ nguån n¨ng l−îng bøc x¹ ®iÖn tõ ®iÓn h×nh trong viÔn th¸m.TÊt nhiªn, toµn bé c¸c vËt chÊt cã nhiÖt ®é lín h¬n nhiÖt ®é tuyÖt ®èi (K hay – 2730C) ®Òu th−êng xuyªn ph¸ ...