4. Дисперсия и ее физический смысл.
Диэлектрическая проницаемость среды и коэффициент преломления зависит от частоты. Среда, обладающая таким свойством, называется дисперсионной, а распространяющиеся в ней волны — дисперсионными волнами. Принято характеризовать данное явление выражением угловой частоты ω как функции от волнового числа k, и соответствующее соотношение называется уравнением дисперсии.
Cкорость
распространения волн v определяется
соотношением:
(1)
Это
выражение верно и тогда, когда
зависит от k, при этом величина v
описывает быстроту перемещения гребней
и впадин волн в направлении распространения
излучения. Однако если излучение
промодулировать каким-то образом,
например, осуществить импульсные
прерывания с целью передачи некоей
информации, то нас уже будет интересовать
именно скорость, с которой распространяется
модулирующая функция. Она носит название
групповой скорости и определяется
выражением:
(2)
Только если волны недисперсионные, т. е. когда и k пропорциональны, уравнения 1 и 2 становятся эквивалентными.
Одним из проявлений распространения волн в дисперсионной среде является— размывание (уширение) с течением времени огибающей импульса.
5. Определите освещенность Земли, при условии, что Солнце находится на высоте 45◦ относительно горизонта. Функция V(⅄) = 1для ⅄от 0,51мкм до 0,61 мкм и V(⅄) = 0 для всех других длин волн.
Решенеие:Используя
результаты из п. 2.6, можно установить
долю солнечного излучения в диапазоне
от 0,51 мкм до 0,61 мкм: заатмосферное
излучение составляет 1,37 кВт/м, а в
указанном диапазоне — его доля равна
0,127. Умножив этот результат на коэффициент
К из уравнения (
),
получаем заатмосферную освещенность
в 118 клк. Оптическая плотность атмосферы
при вертикальном распространении равна
0. Она увеличится на коэффициент
до 0,42 для наклонного распространения.
Таким образом, освещенность на поверхности
будет равна 77 клк. Однако для горизонтальной
поверхности при наклонном распространении
она уменьшится на коэффициент sin(45°).
Окончательный результат: освещенность
равна 55 клк.
БИЛЕТ №8
1. На каких физических принципах базируется пассивная микроволновая радиометрия?
Классификация методов микроволновой радиометрии:
По частотному диапазону:
• В окнах прозрачности атмосферы данные радиометров позволяют оценивать свойства поверхности;
• на частотах, где атмосфера является оптически плотной, восстанавливаются свойства самой атмосферы;
По объекту исследований: по конкретным параметрам суши, океана, атмосферы.
Достоинства :
• Глобальность;
• Регулярность;
• Независимость от времени суток;
• Независимость от погодных условий;
• Сравнительно небольшие габариты, масса и
энергопотребление радиометров
Ограничения:
• Низкое пространственное разрешение;
• Неустойчивая калибровка;
• Необходимость высокой чувствительности радиометрических
приемников,
Применение:
Пассивные микроволновые радиометры применяются как для наблюдений за поверхностью Земли, так и для атмосферного зондирования. Изображения, полученные пассивными микроволновыми радиометрами, применяются в основном в океанографии, в частности для определения температуры морской поверхности (SST).Относительная точность определения температуры при этом составляет порядка 0,2 К, а общая точность — 1 К. Так как на яркостную температуру поверхности океана влияет не только ее физическая температура, но и частота наблюдения, поляризация, соленость, неровность поверхности и некоторые свойства материала поверхности (пены или пленки), для достижения необходимой точности определения температуры поверхности океана применяется многократное получение изображения на разных частотах и с разной поляризацией. Длина волны поглощения морской воды составляет 1 см, что сравнительно больше, чем тепловое инфракрасное излучение. Метод пассивной микроволновой радиометрии позволяет определять также неровности поверхности океана — волны, вызванные ветром. Определив размер волн, можно сделать приблизительное заключение о скорости ветра. Для определения скорости ветра оптимальным является наблюдение пассивным микроволновым радиометром за поверхностью океана под углом 50° к надиру. При этом точность измерений составляет ± 2 м/с. Еще одним применением пассивной микроволновой радиометрии в океанографии является идентификация морского льда. На частотах ниже 30 ГГц излучательная способность морского льда значительно больше излучательной способности морской воды, поэтому определить поверхность океана, покрытую льдом, достаточно легко.