自由空间中的电磁波

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1、微波遥感技术2021/7/141第一章自由空间中的电磁波授课老师：李亚超2021/7/142自由空间中的电磁波—教学内容电磁波的基本特征电磁波的极化特性电磁波的干涉与衍射微波的多普勒效应2021/7/143自由空间中的电磁波—电磁波的基本特征空间任何一处只要存在着变化的电场，它就能够在周围空间激发磁场；同样，变化的磁场也能够在它的周围空间激发电场。这种电场和磁场能量不断地相互转化，就能形成随时间而变化的交变电磁场并以波动的形式在空间传播。所谓电磁波，就是以波动形式在空间传播并传递电磁能量的交变电磁场。电场和磁场总是不可分离地联系在一起的。既不会有与磁场分离的纯电波，也不会有与电场分

2、离的纯磁波。在自由空间中传播的电磁波一般是平面波，它是一种电场和磁场相互垂直的横波。任何温度高于绝对零度的物体都会向外界辐射电磁波2021/7/144电场和磁场互相垂直，且都位于与传播方向垂直的平面上，该平面所有点上电场或磁场的相位或幅度都是相同的（等相面或等幅面）。波面是一系列相互平行的平面的波。在离点波源较远处，沿波的传播方向取一局部范围来看，在这范围内的波面都是平行的，这样的波可近似看成平面波。如射到地面的太阳光波可看成平面波。自由空间中的电磁波—电磁波的基本特征2021/7/145波函数由振幅和相位组成，一般遥感器仅仅记录电磁波的振幅信息，丢失相位信息。微波遥感中，同时记录

3、了振幅信息和相位信息。自由空间中的电磁波—电磁波的基本特征2021/7/1461）不需要传播介质2）横波3）波动性4）叠加原理5）相干性和非相干性6）衍射和偏振（遥感器的几何图象分辨率，波长越长，偏振现象越显著，偏振摄影和雷达成像）7）多谱勒效应（合成孔径侧视雷达）自由空间中的电磁波—电磁波的基本特征2021/7/147自由空间中的电磁波—电磁波的基本特征为了学习更加复杂形式的电磁波，首先对均匀平面波进行了解和学习。基础知识（麦克斯韦方程）电磁场量与介质特性量的关系2021/7/148自由空间中的电磁波—电磁波的基本特征为了学习更加复杂形式的电磁波，首先对均匀平面波进行了解和学习。

4、均匀平面波的解（公式推导）均匀平面波的传输特性电磁波谱特性2021/7/149电磁波谱中各波段自由空间中的电磁波—电磁波的基本特征2021/7/14101）无线电波频率相对较低，波长较长，波长范围从几千km~0.3m。短波被大气层全部反射，中波长波被电离层吸收，因此无线电波不能穿透大气层。自由空间中的电磁波—电磁波的基本特征无线电波传播途径电波传播特性2021/7/14112）微波波长0.1~100cm,实际是无线电波的一部分毫米波:1mm~10mm厘米波:1cm~10cm分米波:1dm~10dm特点：穿透性（云、雾、冰）不受气候和昼夜影响能量弱多用于雷达或其他通信领域自由空间中的

5、电磁波—电磁波的基本特征2021/7/14123）红外线波长0.76~1000um根据波长分为：近红外0.76~3um中红外3~6um远红外6~15um超远红外15~1000um能较好的表现其波段内的物体辐射特性，可应用于遥感探测自由空间中的电磁波—电磁波的基本特征红外线的应用事例夜视仪————探测人体热量，红外线成像测距仪————以红外线作为载波的一种测量距离的精密仪器理疗机————使用远红外线的热效应治疗热寻的导弹——跟踪飞机尾部热量的导弹，著名的美国响尾蛇2021/7/14134）可见光波长为0.4~0.7um，能被人眼直接分辨的电磁波自由空间中的电磁波—电磁波的基本特

6、征特别注意：有人说物体的颜色是物体吸收了其它色光，反射了这种颜色的光。这种说法是不对的。比如黄绿色的树叶，实际只吸收了波长为400～435nm的紫光，显示出的黄绿色是反射的其它色光的混合效果，而不只反射黄绿色光。不同光色对应的波长红外线的应用事例遥感技术—在传统航空摄影侦察和航空摄影测绘中应用广泛。通信技术--利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息。2021/7/14145）紫外线波长为10~380nm具有显著的化学效应和荧光效应；自由空间中的电磁波—电磁波的基本特征短波紫外线：简称UVC。是波长200－280nm的紫外光线。中波紫外线：简称UVB。是

7、波长280－320nm的紫外线。长波紫外线：简称UVA。是波长320－400nm的紫外线。紫外线应用方面如下：化学：涂料固化，颜料固化，光刻生物学：紫外线灭菌法，促进植物生长，诱杀蚊虫仪器分析：矿石，药物，食品分析应用：人体保健照射，诱杀害虫，油烟氧化，光触酶（二氧化钛）2021/7/14156）X射线波长为0.1~10nm，在大气中全部被吸收，不能用于遥感。自由空间中的电磁波—电磁波的基本特征7）射线2021/7/1416自由空间中的电磁波—电磁波的基本特征本节课