大气散射辐射偏振特性测量研究

第

卷

第月

期工

量

子

电

子

学

报工〕

年文章编号

一

一

一

大气散射辐射偏振特性测量研究孙晓兵,

洪津,

,

乔延利安徽

中国科学院安徽光学精密机械研究所摘要,

合肥。

大气散射辐射偏振特性测量是研究大气光学和物理特性的有效手段之一以合肥地区大气为例,

利用,

型光谱偏

振辐射计和分析,

通过野外地基测量。

,

获取了大量不同时空的大气光谱偏振数据、

对它们处理

可以得到大气偏振特性的时空分布信息。

此项工作为反演大气参数

建立大气散射辐射偏振特性模型

提供素材关键词

大气光学

偏振特性性

遥感

大气散射

中图分类号

文献标识码

引

言,

地球表面被一层大气所包围态分散相的分散体系叫做气溶胶学有着重要的影响。。

大气层是由空气分子

、

气溶胶粒子组成的混合物、

。

气体介质和固态或液、

气溶胶粒子的运动过程对地球气候变化,

生态环境。

大气污染和大气化。

要掌握大气中气溶胶的状态特征,

实际测量是不可或缺的、、

太阳光在大气传输过程中被散射和吸收散射光可以由传播方向频率位相角振幅和偏振表示辐射度测量可以得到光的散射强度等参数。

,

、

,

但是

,

大气散射辐射具有偏振特性,

,

因此

,

进行偏振测量是有。

意义的大气偏振信息的获取是基于偏振辐射的测量

在得到偏振信息的同时也获得了辐射度信息。

,

大气散射辐射的偏振状态或退偏振状态对散射体的形状和尺度十分敏感

因而,

,

可以根据偏振态随散射、

角等的变化密度、

,

反演大气的光学和物理参数。

,

即在分析测得的偏振特性的基础上

求得气溶胶的尺度谱

数。

形状和折射率数据等计划的计划于

美国

仪器能够对全球大气进行偏振观测月由一一

年

卫星携带发射升空,

。

可以提供全球大气云、

、

气溶胶状态分布和光,

学厚度等

,

该仪器测量大气的线偏振度

即

。七

参数中的““〔。

口

、

周

。

在国内

利用偏振技术研究

大气及地物偏振特性有中科院安徽光机所等单位取整层大气的偏振测量数据和辐射度测值,

〕

。

针对大气的光学遥感有主动和被动探测方式本文采用应用偏振测量法,

型光谱

偏振辐射计进行被动探测

,

获

测量

参数中的

、

、

,

获取大气的偏振信息

研究大气散射辐射的偏振特性

,

这正是本工作的主要目的之一

。

大气散射辐射偏振机制探讨大气对太阳光的散射是十分重要的光学现象是光与物质相互作用的结果当介质的折射率具有非均,。

一结构时

,

光通过其中将发生散射现象国家一一

,

。

理论和实验研究表明

,

散射辐射具有偏振特性

,

偏振信息载有

基金项目收稿日期一

计划资助项目修改日期〕、一

一

量

子,

电

子

学

报。

卷

介质的属性特征

,

通过测量散射光的偏振信息

可以得到介质的物理和光学参数,。

大气散射粒子因其尺度与波长的相对大小不同有不同的处理方法常用尺度数标准用,

灭二

人作为判别

尹

是粒子等效球形半径,

,

入是入射波长

,

当

义

时

,

可用

散射。

,

当

义

时

,

就要

散射

而当

时

,

则需要用几何光学方法处理同,

。

散射过程常常要改变光的偏振状态造成天空散射光具有一定的偏振度分布对于散射体来说散射辐射有一次散射和多次散射之分也有,

,

散射和,

散

射区别

在讨论大气散射辐射偏振特性时。

首先

,

从

散射粒子的一次散射过程着手考虑自然光入射情况振分量。

自然光可以分解为正交的两个线偏

孚水平分量盯

和

早直分量其强度为总光强的一唾,,

半盯七七

,

入射到入射到

散射粒子上互宾相平行因此,

如图

所示,

。

缸七七,

粒子上的光激发的散射电场分别为,

和犷

鲜则

和早,

不随夕角变化

散射角。

。定义为

入射光与观测方向的夹角

。

而

和套

之梦间有一个角度

与了,

犷则有

口成正

比

以几

、

分别

表示垂直和平行于散射平面指入射波和散射波平面的偏振强度分量了少、

理昭二

口二

,

刀,

由

式可知

,

对于自然光或其它光入射。

散射光的两个偏振分量不一定相等,

,

也就是说

,

散射过程改变

了光的偏振状态

用偏振度可以定量描述光的偏振态寿几口一

偏振度

尸

定义为

乃口,

‘

对于

粒子散射而言一

在入射光为自然光的条件下有偏振度口一

尸

印

乡

‘

由

式可以看出

,

在散射角为。

和,

时

,

偏振度为

在散射角为,

和

时

,

为无

偏

振点

,

其它位置是部分偏振光,

然而

由干分子和粒子的多次散射以及地表的反射的点出现。

在白天无云天空中存

在很多中性点

并且

,

不会有偏振度为,

对于也是非偏振的。

散射粒子前向散射光基本上不改变入射光的偏振状态由于有从粒子表面直接反射的光,

,

当入射光是自然光时,

,

前向散射光

且其偏振度较高

,

因此

散射光偏振度最大的方向出现。

在散射角为盯,

之间

对于白天无云天空其偏振情况如下太阳的地平经圈内在散射面与太阳入射光夹角为,

的位置上观测、

,

…‘,,

龙气,

到的偏振度值最大而在

,

、

。

中

性点是零偏振点

,

其位置的变化范围在,

,

当观

测方向在偏离太阳而达到区,

之前在可见光和红外光谱,

观测到的偏振度是逐渐增大的,

在此之后

,

偏振度开

始减小

如图

所示

。

第

期

孙晓兵等

大气散射辐射偏振特性测量研究

实验及结果讨论实验装置及测量方法型光谱偏振辐射计是基于工,

型光谱辐射计增加了一个偏振测量模块改造而成的

,

专、

门用于偏振测量光学系统、

。

仪器安装于三角架上、

并设计了调节 …… 此处隐藏：3458字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……