6. Взаємодія електромагнітного випромінювання з речовиною: показник заломлення; абсорбція; дисперсія.

Показник заломлення або абсолютний показник заломлення— це характерне для середовища число, яке визначає в скільки разів швидкість розповсюдження світла в середовищі менша за швидкість світла у вакуумі. Здебільшого позначається латинською літерою n. Величину показника заломлення середовища характеризують також терміном оптична густина. Середовище з більшим значенням показника заломлення називають оптично густішим. Назва показник заломлення пов'язана з історією виникнення цього терміну. Похилі промені світла на межі розділу двох середовищ змінюють напрям руху, або заломлюються. Виявилося, що це явище можна описати кількісно, якщо охарактеризувати кожне з середовищ певними числами ni. Тоді можна запистати закон Снеліуса

, де α — кут падіння, а β — кут заломлення.

Величину n21 = n2 / n1 називають відносним показником заломлення середовища 2 стосовно середовища 1.

Абсорбція (рос. абсорбция, англ. absorption, нім. Absorption f, Absorbieren f, Aufsaugen f, Einsaugen f, Aufnahme f) — вибіркове поглинання речовини з газового чи рідкого середовища усім об'ємом твердого тіла чи рідини. Наприклад рідини — твердою речовиною (чорнила — промокальним папером) чи газу — рідиною (аміаку — водою)

Механізм абсорбції

Абсорбція зумовлена ван-дер-ваальсовими, або електростатичними, силами притягання частинок адсорбованої речовини до частинок адсорбенту. Оборотність процесу фізичної абсорбції створює сприятливі умови для послідовного проведення процесів абсорбції (поглинання речовини абсорбентом) та десорбції (вилучення з абсорбенту поглиненої речовини). Абсорбція широко застосовується в абсорбційній техніці, лежить в основі очистки, розділення газів та рідин

Дисперсія світла — залежність показника заломлення (або діелектричної проникності) середовища від частоти хвилі світла. Здебільшого показник заломлення зростає при збільшенні частоти. Це зростання називають нормальною дисперсією. Аномальна дисперсія — зменшення показника заломлення при збільшенні частоти — виникає в спектральних областях, близьких до частот інтенсивного поглинання.Фізична природа явища Середовище реагує на зміну зовнішнього електричного поля зміною наведеної в ньому поляризації. Поляризація виникає завдяки зміщенню зв'язаних зарядів, наприклад, зміщенню електронів відносно ядер атомів. Процеси зміщення не відбуваються миттєво, а вимагають певного часу. Крім того, зміщення можуть бути різними за величиною, й ставати особливо значними тоді, коли частота зміни зовнішнього поля потрапляє в резонанс із коливаннями, характерними для системи. Коли електричне поле світлової хвилі, яка розповсюджується в середовищі, змінюється повільно, середовище встигає повністю відреагувати на зміну поля. Якщо ж електричне поле змінюється дуже швидко, електрони не встигають відслідковувати його зміни. Цим пояснюються різні значення показника заломлення при різних частотах електромагнітних хвиль.

7. Взаємодія електромагнітного випромінювання з речовиною: основні типи розсіяння поверхнею; відбиття і розсіяння реальних об’єктів; здатність випромінювати.Розсіяня електромагнітного випромінювання або відбиття земною поверхнею являється фундаментальним процесом для більшості оптико- електронних систем дистанційних зондувань. Відношення енергетичної яскравості до енергетичної освітленості являється двовимірною функцією розподілу коефіцієнта відбиття. Відбивна здатність – це функція напрямку падаючого випромінювання. Її називають альбедо. Спекулярне розсіювання . Якщо відбивна поверхня достатньо плоска то її відбиваючі властивості характеризуються наступним чином: кут падіння = кут відбивання.така модель описує ідеальне відбиття що називається спекулярним.

Ламбертове розсіювання. Такий тип розсіювання описує відбиваючі властивості ідеально – жорсткої поверхні. Це другий граничний тип можливого стану поверхні . довжина відбитого променя є пропорційною енергії, що відбивається в даному напрямі. Для ламбертового розсіяння характерна така властивість : якщо поверхня опромінена рівномірно з різних напрямів то відбите розсіяне випромінювання є ізотропним й відповідно двовимірним. Функція розподілу коефіцієнта відбиття є постійною, чисельно дорівнює альбедо.

8. Типи систем ДЗЗ: фотографічні та електрооптичні Фотографічні 1858 р. Париж, перше фото з повітря (не збереглось). Збережене фото м. Бостон (Массачусетс). Фотографічні методи дослідженнь були і залишаються найбільш інформативними. Це обумовлено особливостями сприйняття людини. Максимум енергіії сонячного світла на довжину хвилі припадає на 550нм. Принцип реєстрації полягає у протіканні фотохімічних реакцій при взаємодії кванта світла (фотон) із активною речовиною фотоплівки (галогеніди срібла: AgBr, AgCl, AgI) При досьаній інтенсивності світла на локальній області плівки формуються центри проявлення (скупчення вільних атомів Ag). У подальшому при проявленні плівки формуються центри кристалізації (Ділянки із чистим сріблом). Оскільки хімічні реакції залежать від довжини хвилі то існують обмеження по спектральному діапазону для різних типів плівок. Діапазон реєстрації може бути збільшений за рахунок застосування специфічних фільтрів (спец. барвники). Основні властивості: 1. Чутливість – визначається інтервалом часу протягом якого плівка піддається освітленню певної енергії внаслідок чого після проявлення прозорість плівки також зміниться на певну величину. ISO, ASA (USA), DIN (Germany). ASF (Aerial speed feel\чутливість аерофотоплівки). 2. Контрасність – характеризує вплив зміни освітлення або часу освітлення. Якщо незначні зміни суттєво впливають на прозорість плівки, то це висококонтрасна плівка. 3. Просторова роздільна здатність – характеризує здатність системи ДЗ відтворювати на зображенні об’єктиіз мінімально можливими розмірами. У випадку плівки – властивість плівки і оптичної системи.

S = H/f, де S – масштаб, H – відстань від об’єкту до об’єктиву, f – фокусна відстань (від об’єктиву до матриці/плівки). Електрооптичні ФЕП (Фотоелектропідсилювач) Фотодіод (При потраплянні фотону певної енергії (довжини хвилі) з’являється електричний струм який реєструється). З елементів фотодіодів складаються ПЗС матриці (планарні, лінійні). При планарній зйомці ∆T = ∆x/V. ∆T – час сканування одного рядка, ∆x – ширина рядкя на місцевості, V – швидкість переміщення по орбіті відносно поверхні.

9.Типи систем ДЗ: активні і пасивні мікрохвильові системи. Мікрохвильовий діапазон містить в собі довжини хвиль: від n*10-3 до n*10-1 м. Радіо-теплова зйомка базується на реєстрації природнього електромагнітного випромінювання, з довжинами хвиль 0,3 - 10 см. Рівень електромагнітної енергії, що випромінюється в даному діапазоні хвиль обумовлюється головним чином їх температурою. Навідміну від інфрачервоної ділянки спектру випромінювання, у радіодіапазоні (сантиметрові хвилі) - практично не поглинається і не розсіюється атмосферою. В той же час треба відмітити, що роздільна здатність набагато гірша (1-10 км.) Активні мікрохвильові системи. Лазерна, мікрохвильова альтиметрія, лідарна зйомка. З борту літального апарату посилається короткотривалий імпульс в бік поверхні Землі, відбиті реєструються тим самим літальним апаратом. Лідарна зйомка, об'єктом цієї зйомки є атмосфера (хімічні елементи, та інше).