Спектральное пропускание атмосферы

Кривые спектрального пропускания атмосферы, снятые при разных условиях (рис. 531), мало отличаются друг от друга они слегка поднимаются с возрастанием длины волпы. [c.714]

Рис. 531. Кривые спектрального пропускания атмосферы

Сложный характер спектрального поведения коэффициентов оптического взаимодействия аэрозоля в областях расположения специфических полос поглощения минералов и солей, входящих в состав аэрозольных частиц, определяет более жесткие условия решения задачи прогноза спектрального пропускания атмосферы, особенно в инфракрасном диапазоне волн. Последние исследования убедительно показывают, что при этом нельзя игнорировать постоянные динамические превращения, которые испытывает аэрозоль под воздействием метеорологических факторов (в первую очередь влажности воздуха и ветрового режима). [c.5]

В работе [25] отмечается, что в большинстве практических случаев чувствительность метода снижается на 3—4 порядка из-за флуктуаций лазерного излучения, различного рода фоновых сигналов и несовершенства приемно-передающей системы. Этот метод применяется для определения спектрального пропускания атмосферы на горизонтальных и слабонаклонных трассах при длине трассы 10 км и более. Атмосферный спектрофотометр состоит из лазерного (или теплового) источника и приемной системы в конечной точке трассы (возможно возвращение луча к месту расположения источника поворотным зеркалом, расположенным в средней точке трассы). Серьезной проблемой в таких измерениях является перехват всего пучка, прошедшего через трассу, так как размеры пучка и его положение на входной апертуре приемника флуктуируют из-за рефракции и турбулентности. [c.194]

За основу при расчете ослабления монохроматического излучения в атмосфере, или, что то же самое, спектрального пропускания атмосферы может быть Принята формула (3.4), записанная в виде [c.56]

Таким образом, измерение отношения спектральных, яркостей для двух длин волн дает возможность вычислить Т, если значение Я е) известно. Хотя величина 7 (е) определена здесь как отношение спектральных коэффициентов излучения, ее можно также, рассматривать как отношение некоторых других зависящих от длины волны, но не от температуры величин, таких, как пропускание атмосферы, спектральная чувствительность детектора и т. п. Заметим, что параметры, которые не зависят и от длины волны, и от температуры, в уравнении (7.81) не присутствуют и их можно не учитывать. Один из таких параметров—размер источника. Чувствительность метода возрастает при увеличении разницы длин волн. К сожалению, чем [c.384]

При величине полуширин линий поглощения атмосферных газов в нижних слоях атмосферы порядка 10 . .. 10 см для получения неискаженных спектров поглощения требуется иметь спектральную аппаратуру с разрешением по крайней мере на порядок выше, т. е. на уровне 10 см Обеспечение количественного прогноза энергетических потерь лазерного излучения на протяженных трассах в атмосфере возможно при определении абсолютных значений коэффициентов молекулярного поглощения с точностью не хуже нескольких процентов [14]. Классические методы не удовлетворяют этим требованиям. Так метод регистрации солнечного спектра [15], широко применяемый в атмосферной оптике для оценки спектральной прозрачности позволяет получать информацию о положении центров линий поглощения с невысоким (АХД Ю ) спектральным разрешением. Регистрируемая величина — спектральное пропускание всей толщи земной и солнечной атмосфер — зависит от зенитного угла солнца, распределения поглощающих газов в атмосфере, присутствия аэрозоля и т.д. Точное определение коэффициента поглощения, получение количественной информации о ширине и форме контуров спектральных линий этим методом крайне затруднительно. [c.110]

Полностью разрешенные спектры пропускания атмосферы отличаются исключительной селективностью. При этом многочисленные линии поглощения в окнах прозрачности могут оказать решающее влияние на пропускание монохроматического излучения в очень узком участке спектра, хотя на перенос энергии солнечного излучения через атмосферу в целом и не оказывают заметного влияния. Высокая селективность ослабления за счет молекулярного поглощения обусловливает высокие требования к монохроматичности потока излучения при использовании формулы (6.1). Обычно при решении задач переноса солнечного излучения через атмосферу представляют интерес спектральные интервалы, существенно превышающие ширину спектральной линии поглощения. В этом случае при расчетах ослабления атмосферы за счет поглощения вводят понятие и рассчитывают интегральные (по спектру) функции поглощения [13]. [c.179]

Выражение для спектральной прозрачности атмосферы справедливо для идеального случая, когда ширина линии излучения источника Дve полагается равной 0. Спектр излучения реальных лазерных источников, естественно, имеет конечную ширину Дve= 0. Если в пределах спектрального интервала Ave коэффициент ослабления нельзя считать постоянным, то при лазерном зондировании регистрируется уже не спектральная прозрачность атмосферы, а функция пропускания, искаженная действием аппаратурной функции источника /(V—Уе), которая характеризует форму контура линии излучения с центром Ve. Наиболее сильное проявление этого факта имеет место, когда измеряется пропускание атмосферного канала в районе селективных линий поглощения атмосферных газов, спектральные ширины которых могут быть сравнимы или уже линии лазерного излучения. При этом реги- [c.34]

Описанные выше физические и оптические модели атмосферы, а также автоматизированные системы параметров спектральных линий поглощения атмосферных газов позволяют рассчитывать пропускание атмосферы практически для любых длин волн, метеорологических ситуаций и геометрий распространения лазерного излучения. [c.39]

На рис. 6.1 изображен спектр пропускания атмосферы для приземной трассы протяженностью 1,2 км [12]. В верхней части рисунка приведены спектральные интервалы полос поглощения некоторых атмосферных газов, ранжированные по значениям интегральных интенсивностей. В УФ и видимом диапазонах спектра расположены самые интенсивные полосы поглощения Оз, SO2 и NO2. Наиболее эффективными лазерными источниками в этих диапазонах спектра являются эксимерные лазеры с преобразователями частоты излучения в длинноволновую сторону с помощью ВКР-ячеек высокого давления. Эти спектральные диапазоны могут быть также эффективно перекрыты с помощью генераторов гармоник излучения лазеров на активированных кристаллах с помощью современных высокоэффективных нелинейных кристаллов ВВО или LBO. [c.163]

Для кристаллов, органического стекла, атмосферы и других оптических сред коэффициенты пропускания света Тх находятся экспериментально. На рис. 25 показано пропускание атмосферы в области от 0,6 до 14 мкм в пределах 1850 м (одной мили). Для спектральной кривой атмосферы характерно чередование полос пропускания и участков непропускания света. Полосы пропускания называются окнами прозрачности . Их спектральные диапазоны по длинам волн следующие 0,95—1,05 1,2—1,3 1,5—1,8 2,1—2,4 3,3—4,2 4,5—5,1 и 8—13 мкм. [c.59]

Пусть источник излучения расположен на оптической оси и имеет одинаковую по всем направлениям энергетическую яркость. Если оптическая система не имеет виньетирования, то с учетом спектральных коэффициентов пропускания атмосферы, светофильтра и оптической системы по аналогии с формулой (425) получим выражение для монохроматического потока излучения, выходящего из оптической системы [c.303]

В ОЭП можно ввести два спектральных канала в измерять отношение (или логарифм отношения) амплитуд сигналов на выходе приемников излучения каждого канала. По заранее известному для конкретной цветовой температуры значению этого отношения осуществляется либо опознавание истинного объекта, либо его селекция [56, 86, 146]. При этом точность селекции илн опознавания объекта на фоне помех зависит от параметров излучения цели и помех, пропускания атмосферы, чувствительности приемников излучения и параметров электронного тракта ОЭП. Чтобы оценить достоверность двухцветной (а в более общем случае многоцветной) селекции объекта излучения на фоне помех ю в присутствии шумов, необходимо учитывать статистические соотношения между отдельными параметрами,, определяющими сигналы в каналах схемы. Один из-возможных путей их нахождения может быть следующим. [c.93]

Значение Лгр зависит от спектров излучения цели и помехи, пропускания атмосферы, спектральной чувствительности приемника и любого фактора, от которого зависит изменение сигналов цели и помехи. Чем больше различия в сигналах, приходящих от цели и помехи, тем менее критичным становится выбор значения Ягр-При использовании компенсационного метода необ- ходимо, чтобы характеристики и помехи и среды были априорно известны и неизменны во времени, что редко бывает на практике. Но поскольку характеристики излучения помехи могут изменяться даже в процессе работы ОЭП, помеха, у которой характеристики излучения отклоняются от априорно известных, че будет ком- [c.99]

В больщинстве представляющих интерес случаев изменение коэффициента пропускания атмосферы Т (Я, Я ) в спектральной полосе ДЯ,о оптической приемной системы лидара настолько мало, что в уравнении (7.37) его можно не учитывать. Для большинства практических ситуаций можно получить решение с помощью аппроксимации в одном из двух предельных случаев. Если ширину полосы оптической приемной системы лидара по- [c.281]

Автор упомянутой работы предположил также, что наилуч-щим путем обеспечения соответствующей температурной чувствительности, а также устранения влияния большинства посторонних факторов, таких, как пропускание атмосферы и спектральная характеристика самого фотодетектора, может оказаться дифференциальный метод. В подтверждение этого запишем рассеиваемую в обратном направлении мощность вращательного комбинационного рассеяния, регистрируемую приемной оптической системой лидара в полосе детектирования ЛХ1 с центром на длине волны Я . [c.376]

В работе [300] сделана оценка ожидаемой температурной зависимости широкополосной флюоресценции, возникающей при возбуждении радикала ОН лазерными импульсами с длиной волны 282,06 или 282,67 нм. Поскольку разница в длинах волн возбуждения равна только 0,6 нм и наблюдается та же самая спектральная полоса флюоресценции, многие из множителей, зависящие от длины волны, такие, как коэффициенты пропускания атмосферы и приемной оптической системы, взаимно уничтожаются. Авторы упомянутой работы сделали вывод, что 10 %-ная погрешность при измерении отношения флюоресцентных сигналов соответствует точности измерения температуры 10К. Кроме того, в этой работе показано, как из сравнения флюоресцентных сигналов для колебательных полос (1,1) и (О, 0) можно получить данные об атмосферном давлении, рассматривая процесс столкновения с передачей энергии возбуждения между колебательными состояниями радикала ОН. [c.384]

Прозрачность атмосферы в общем случае характеризуется функцией спектрального пропускания Та(Х) для монохроматического лучистого потока и интегральным пропусканием для сложного лучи- [c.53]

Поглощение и испускание излучения газами, такими, как СО, СОг, пары воды, NH3, играют важную роль в теплопередаче от пламени в камерах сгорания и в топках. Излучение высокотемпературного воздуха имеет большое значение при ядерных взрывах и высокоскоростных полетах, для космических аппаратов, возвращающихся в атмосферу Земли, и ракет. Передача инфракрасного излучения через земную атмосферу представляет интерес для астрофизики и метеорологии. Поэтому было выполнено большое количество теоретических и экспериментальных работ для определения поглощения, испускания и пропускания излучения газами. Теоретические работы в этой области уже упоминались выше. Подробный обзор спектральных коэффициентов поглощения для газов, определенных теоретически или экспериментально, можно найти в работах [60—62]. Ниже будут представлены некоторые данные по поглощению, испусканию и рассеянию излучения веществом, обсуждены результаты и упомянуты соответствующие работы. [c.119]

Для второго класса задач требуется знание функций пропускания (поглощения) в спектральных интервалах, ширина которых может варьироваться в весьма больших пределах. Сюда относятся, например, все задачи, связанные с расчетом радиационного поля в атмосфере. [c.208]

Чувствительность лазерного газоанализа методом дифференциального поглощения в значительной степени зависит от ширины линии зондирующего лазерного излучения Ave, поскольку регистрируемое пропускание атмосферы представляет собой свертку истинного спектрального пропускания с аппаратурной функцией лазерного источника (см. формулу (1.58)) из п. 1.3. С увеличением Ave чувствительность газоанализа снижается. Более подробна влияние конечной ширины линии лазерного излучения в методе дифференциального поглощения рассматривается в п. 5.2.1. [c.140]

Реакция приемника на поток излучения, кроме его мощности и спектрального состава, зависит от коэффициентов пропускания атмосферы, исследуеЖюй среды, светофильтров и оптической системы, оптического коэффициента полезного действия механического модулятора, диаметра входного зрачка и оптических характеристик приемника излучения. [c.459]

Исходными данными для расчета являются 1) мощность и спектральный состав излучения 2) величина излучающей поверхности 5изл 3) спектральная кривая пропускания исследуемой среды (объекта) т р 4) спектральная кривая коэ( ициента пропускания атмосферы т 5) спектральная кривая коэффициента пропускания светофильтра Хф 6) спектральная кривая коэффициента пропускания оптической системы 7) спектральная характеристика приемника излучения 8) наименьшая величина реакции (например, минимальный фототок щ), обеспечивающая действие фотоэлектрического устройства 9) диаметр входного зрачка D оптической системы 10) оптический коэффициент полезного действия модулятора [c.459]

Будем считать известными характеристики источника излучения [площадь источника Qh t. его температура Т и спектральный коэффициент теплового излучения е(Х)1 характеристики приемника излучения [минимальная реакция /щщ, относительная спектральная чувствительность s (к) и максимальная спектральная чувствительность S ] спектральный коэффициент пропускания атмосферы Та (к) спектральный коэффициент пропускания светофильтра Тсф (к) спектральный коэффициент пропускания оптической системы То. с(Х). Обычно спектральные коэффициенты пропускания оптических сред даются в виде графиков. [c.303]

На эту вероятность влияют многие факторы, включая геометрические особенности задачи, ослабляющее влияние атмосферы, оптику приемного устройства, характеристики спектрального пропускания. Большинство этих воздействий можно разделить и записать уравненне [c.270]

В то время как в работе [319] принимаемый сигнал упругого рассеяния в обратном направлении нормирован с помощью сигнала комбинационного рассеяния, соответствующего колебательно-вращательным переходам в молекуле азота, в работе [320] с этой целью использовано антистоксово крыло чисто вращательного спектра комбинационного рассеяния в обратном направлении на 691,2 нм (возбуждение на 694,3 нм). Было показано, что для подобных работ требуется спектральное разрешение порядка 10 . Последний подход имеет два очевидных преимущества 1) вращательное комбинационное смещение равно только 50 см , а в случае колебательных переходов спектра комбинационного рассеяния оно равно 2330 см , а потому предположение [уравнение (9.7)] скорее всего справедливо 2) благодаря большему сечению и большей чувствительности фотокатода имеется заметное повышение величины сигнала неупругого рассеяния. Однако следует отметить, что требуется тщательный подбор характеристик фильтра, чтобы избежать чрезмерной температурной зависимости. Важность этого подхода заключается в том, что использование комбинационного рассеяния в измерениях устраняет необходимость абсолютной калибровки. Действительно, в работе [321] показано, что можно построить надежный моностатический измеритель коэффициента пропускания атмосферы, в основе которого лежит измерение сигнала комбинационного рассеяния на молекулах азота в обратном направлении. [c.364]

Различают спектральную и интегральную П. з. а Под спектральной П. з. а. понимают способность атмосферы пропускать направленное кваэимонохроматвч. излучение, т.е. излучение в сравнительно узких участках спектра. Под интегральной П. а. а. понимается способность атмосферы пропускать направленное излучение в широких участках спектра. Для количественного выражения П. з. а. используются разные характеристики. Наиб, употребительными из них являются коэф. пропускания, коэф. прозрачности, фактор мутности и метеорология, дальность видимости. [c.135]

TOB атмосферного пропускания для двух длин волн, соответствующих линиям генерации лазера на итрий-алюминиевом гранате У3А13О12, активированном неодимом (Я= 1,06415 мкм) и хромом (Я. = 1,0641 мкм) [10], приведенными на рис. 7.2. Расчеты выполнены для узкополосного (Av = 0,l см ) и квазимонохроматиче-ского излучения (Av = 0,001 см ) для летней среднеширотной модели атмосферы. Основной вклад в поглощение в этом узком спектральном диапазоне дает О2, причем излучение с 1,06415 мкм попадает в линию поглощения, тогда как излучение с Х = = 1,0641 мкм находится в промежутке между линиями и практически не поглощается при прохождении через вертикальный столб. атмосферы. [c.218]

С появлением лазерных источников стало необходимым, а с развитием вычислительной техники — возможным использование метода прямого расчета функций пропускания, учитывающих вклады всех линий поглощения, находящихся в интервале излучаемых частот так называемого метода line by line . Он является самым точным из существующих ныне. С его помощью расчет функций поглощения и пропускания проводится по строгим формулам (8.6) — (8.9) с привлечением высокоточной информации, получаемой с высоким спектральным разрешением на современных спектрометрах, включая лазерные приборы, а также современными расчетными методами, рассмотренными выше, и дающими точность описания спектра, сравнимую с экспериментальной. Необходимая информация включает в себя данные о структуре спектра поглощения и параметрах отдельных спектральных линий форме контура линий поглощения в широком интервале смещенных частот зависимости характеристик спектральных линий от состава, давления и температуры газа, а также дополнительную информацию о метеомоделях и высотных профилях газовых составляющих атмосферы и параметрах трассы распространения. [c.188]

Примером использования такого подхода может служить [33], где обобщены результаты по разработке оптической модели поглощающей атмосферы с разрешением 5 см на основе статистической модели Пласса, параметры которой рассчитываются с помощью Атласа линий поглощения. В [23] развит метод расчета функций атмосферного поглощения и пропускания на базе модели изолированной линии и проведено его обобщение на другие модели, параметры которых также рассчитываются на ЭВМ по спектрам высокого разрешения. Схема реализации этого метода такова. Пусть в спектральном интервале Av = v2 — Vi расположено п перекрывающихся линий поглощения какого-либо газа. Функция поглощения для однородной трассы, например, в условиях, когда контур каждой отдельной линии является лоренцовским, имеет вид [c.190]

Вопросы прохождения через резонансно-поглощающую атмосферу узкополосного излучения с гауссовским спектром обсуждались в [24]. Там же был предложен способ и выведена приближенная аналитическая формула, позволяющая учесть соотношение между шириной гауссовского спектра ЛИ и фойгтовского контура линии поглощения. Идея ее получения состоит в замене функции описывающей спектральную зависимость оптической толщи полиномом Лагранжа и соответствующим подбором узлов аппроксимации. В конечной формуле появляется один неизвестный параметр у — среднее значение полуширины контура линии поглощения в слое О — Я. Он находится в процессе численного моделирования путем сравнения с результатами строгого расчета. Выражение для функции пропускания излучения с гауссовским спектром шириной бv при точном резонансе имеет вид [c.202]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...