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第2章 光譜(第1頁)

在很多年前,楚遷研究地物光譜,檢測騰河區域的地形地貌變化。觀察哪個地方植物減少或增多,哪個地方山丘上升或下降,哪個地方的水域變寬或者變窄。

光譜是複色光經過色散系統(如棱鏡、光栅)分光後,被色散開的單色光按波長(或頻率)大小而依次排列的圖案,全稱為光學頻譜。簡單地說,就是人眼可見的七色光:紅、橙、黃、綠、青、藍、紫,以及不可見的紅外線、紫外線和X光等經過分離顯示出的數據。

地物光譜特征是自然界中任何地物都具有其自身的電磁輻射規律,如具有反射,吸收外來的紫外線、可見光、紅外線和微波的某些波段的特性,它們又都具有發射某些紅外線、微波的特性;少數地物還具有透射電磁波的特性,這種特性稱為地物的光譜特性。

不同地物對入射電磁波的反射能力是不一樣的,通常采用反射率來表示。當電磁輻射能到達兩種不同介質的分界面時,入射能量的一部分或全部返回原介質的現象,稱之為反射。當入射電磁波波長一定時,反射能力強的地物,反射率大,在黑白遙感圖像上呈現的色調就淺。反之,反射入射光能力弱的地物,反射率小,在黑白遙感圖像上呈現的色調就深。在遙感圖像上色調的差異是判讀遙感圖像的重要标志。

當電磁波入射到兩種介質的分界面時,部份入射能穿越兩介質的分界面的現象。稱為透射。透射的能量穿越介質時,往往部分被介質吸收并轉換成熱能再發射。一般情況下,絕大多數地物對可見光都沒有透射能力。紅外線隻對具有半導體特征的地物,才有一定的透射能力。微波對地物具有明顯的透射能力,這種透射能力主要由入射波的波長而定。因此,在遙感技術中,可以根據它們的特性,選擇适當的傳感器來探測水下、冰下某些地物的信息。

在穹城時,楚遷認識了奇岩梁。當時奇岩梁還在問他,各種物質是怎麼檢測到的。例如,植物怎麼檢測的?

由于植物均進行光合作用,因此各類綠色植物具有很相似的反射波譜特性:在可見光波段0.55μm,也就是綠光的附近有反射率為10%-20%的一個波峰;在近紅外波段0.8-1.0μm間有一個反射的陡坡,至1.1μm附近有一個峰值,形成植被的獨有特征。

土壤怎麼檢測的?

土壤的反射波譜特性,沒有明顯的波峰和波谷。土質越細反射率越高,有機質含量越高含水越高,反射率越低。

水域怎麼檢測的?

水體反射主要是在藍綠波段,其他波段吸收都很強,近紅外吸收更強。

在經過穹城的時候,楚遷發現穹城附近的光譜比較特别。但是當時所用儀器精度并不是很高,所以還不能夠确定具體的位置。

楚遷在穹城居住了一段時間。譜線對應的不是普通的岩石和土壤。有比較明顯的變化。

譜線特殊實際是因為聚能場的影響。剛開始不知道是聚能場的原因。

聚能場損壞之後,地物光譜又恢複了原樣,看不出有什麼異常。

電磁波波長從短到長,依次有X射線、紫外線、可見光、紅外線、微波、無線電波等。

無線電波用于通信等。微波用于微波爐。紅外線用于遙控、熱成像儀、紅外制導導彈等。可見光是所有生物用來觀察事物的基礎。紫外線用于醫用消毒,驗證假鈔,測量距離,工程上的探傷等。X射線用于CT照相。伽瑪射線用于治療,使原子發生躍遷從而産生新的射線等。無線電波用于無線電廣播,在無線電廣播中,人們先将聲音信号轉變為電信号,然後将這些信号由高頻振蕩的電磁波帶着向周圍空間傳播。

楚遷在分析騰河附近地貌的同時,也在研究,電磁是否影響光。他查閱了一些資料,磁場影響光,主要有這樣幾種可能:法拉第效應、塞曼效應、克爾效應。

法拉第效應(法拉第旋轉,磁緻旋光)是一種磁光效應,是在介質内光波與磁場的一種相互作用。法拉第效應會造成偏振平面的旋轉,這旋轉與磁場朝着光波傳播方向的分量呈線性正比關系。1845年法拉第發現當線偏振光在介質中傳播時,若在平行于光的傳播方向上加一強磁場,則光振動方向将發生偏轉,偏轉角度與磁感應強度和光穿越介質的長度的乘積成正比。

楚遷想,可能是偏振光受到聚能場電磁場作用,使得偏轉角變化。

荷蘭物理學家塞曼發現,原子光譜線在外磁場發生了分裂。随後洛侖茲在理論上解釋了譜線分裂成3條的原因。這種現象稱為“塞曼效應”。進一步的研究發現,很多原子的光譜在磁場中的分裂情況非常複雜,稱為反常塞曼效應。完整解釋塞曼效應需要用到量子力學,電子的軌道磁矩和自旋磁矩耦合成總磁矩,并且空間取向是量子化的,磁場作用下的附加能量不同,引起能級分裂。在外磁場中,總自旋為零的原子表現出正常塞曼效應,總自旋不為零的原子表現出反常塞曼效應。塞曼效應證實了原子磁矩的空間量子化。利用塞曼效應可以測量電子的荷質比。在天體物理中,塞曼效應可以用來測量天體的磁場。

楚遷想,可能是光譜線在聚能場的磁場作用下發生了分裂。利用塞曼效應也可以進行天體的檢測。

克爾發現,與電場二次方成正比的電感應雙折射現象。放在電場中的物質,由于其分子受到電力的作用而發生取向(偏轉),呈現各向異性,結果産生雙折射,即沿兩個不同方向物質對光的折射能力有所不同。後人稱之為克爾電光效應。

楚遷想,可能是其他透光物質的折射率在聚能場的磁場作用下發生變化。利用克爾電光效應也可以檢測折射率。

總結起來講,偏振光的偏轉角,光譜線,透光物質的折射率,都可能在聚能場電磁場影響下發生變化,所以,利用光傳感器檢測到的信号會有變化。

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