光信号在地球大气中的传输PDF电子书下载

第一章　概述 1

1.1　光信号和光学干扰的基本性质 1

1.1.1　光度学概念的适用范围 2

1.1.2　偏振特性 4

目录 5

序言 5

1.1.3　大气的光学干扰 5

1.2　大气中光波的散射 8

1.2.1　单个粒子对光波的散射 8

1.2.2　粒子系对光波的散射 10

1.2.3　气溶胶大气的光学模式 14

1.3　湍流大气中光波的传播 18

1.3.1　湍流大气的性质 18

1.3.2　波的振幅起伏和相位起伏 20

1.3.3　湍流介质对光束结构的影响 24

1.3.4　湍流大气的光学模式 27

1.4　地球大气中光的折射 31

1.4.1　斜程地球折射 32

1.4.2　水平路程的地球折射 37

1.4.3　随机折射 39

1.4.4　光学折射与频谱的关系 40

1.5　大气气体对光辐射的吸收 42

1.5.1　基本概念和定义 42

1.5.2　单根谱线的吸收 44

1.5.3　重叠谱线组的吸收 48

1.5.4　非均匀大气的吸收 50

第二章　大气散射引起的光信号的能量衰减 52

2.1　光信号的分子散射 53

2.2　光信号的气溶胶散射（模式数据） 54

2.2.1　近地层的散射系数和衰减系数 55

2.2.2　衰减系数的高度剖面 59

2.3　大气霾和降水的光谱透过率（实验数据） 65

2.3.1　大气霾的透过率 65

2.3.2　降水的透过率 74

2.4　布格尔定理的适用条件 79

2.4.1　适用条件的一般特性 79

2.4.2　独立散射的条件 82

2.4.3　在湍流大气中的适用条件 87

2.5　光信号在一次散射情况下的衰减 90

2.5.1　点光源的信号衰减 91

2.5.2　准直光束的衰减 94

2.5.3　大散射粒子系产生的光束衰减的计算 99

2.6　布格尔定理在窄光束中的适用范围 101

2.6.1　光源和接收机几何参数的影响 102

2.6.2　介质光学性质的影响 105

第三章　大气的分子吸收引起的光信号能量衰减 108

3.1　大气气体吸收光谱的一般特性 108

3.2　实验研究 114

3.3　理论研究 120

3.4　布格尔定理适用范围和条件 122

3.4.1　适用条件的一般特性 122

3.4.2　弱辐射强度的条件 124

3.4.3　窄辐射脉冲宽度的条件 127

第四章　大气中光信号的散射产生的背景干扰 129

4.1　前向散射的背景亮度 129

4.1.1 前向散射的背景亮度与光学厚度的关系 129

4.1.2　空间分布 132

4.1.3　雾和霾的定量数据 136

4.2　后向散射辐射的背景亮度 138

4.2.1　一次散射公式 138

4.2.2　考虑二次散射的计算 144

4.2.3　空间分布 148

4.3　散射辐射的偏振特性 154

4.3.1　前向散射辐射的偏振特性 155

4.3.2　后向散射辐射的偏振特性 156

4.3.3　雷达脉冲的散射辐射的偏振特性 159

第五章　大气中外来辐射源的背景干扰 165

5.1　不同性质的背景干扰的一般特性 165

5.2　散射太阳辐射的背景 167

5.2.1　散射辐射的光谱组分 167

5.2.2　白天无云天空的亮度和偏振特性 171

5.2.3　多云天空和无云天空亮度的统计结构 179

5.3　大气自身的辐射背景 183

5.3.1　大气的热辐射背景 183

5.3.2　大气的发光背景 189

5.4　地-气系统的向上辐射特征 191

5.4.1　光谱组分 192

5.4.2　空间分布和角分布 197

5.5　下垫面对光辐射的反射特性 200

5.5.1　光谱反照率 200

5.5.2　光谱亮度系数 203

5.5.3　风浪水面反射辐射亮度的起伏特性 207

第六章　散射大气对光信号的时间调制 210

6.1　在离散介质中传播的辐射的强度起伏 210

6.1.1　模拟介质中的实验 211

6.1.2　降水的透过率起伏 212

6.1.3　起伏特性的计算 215

6.2　离散介质中散射辐射的强度起伏 219

6.2.1　实验研究 220

6.2.2　一次散射近似的计算 223

6.2.3　考虑多次散射的计算 230

6.3　光辐射在湍流大气中的强度起伏 234

6.3.1　起伏方差与距离的关系 234

6.3.2　起伏方差与波长的关系 238

6.3.3　强度起伏的频谱 240

6.4　脉冲光信号在散射介质中的传输 243

6.4.1　传播脉冲的模糊 244

6.4.2　反射脉冲的特性 247

7.1　空间频率传递概述 253

7.1.1　光学系统的滤波 253

第七章　散射大气对光信号的空间调制 253

7.1.2　散射介质光学传递函数的一般特性 257

7.2　通过混浊大气的远距离目标的视度 260

7.2.1　一次散射的光学传递函数 261

7.2.2　一次散射的视度公式 266

7.2.3　考虑多次散射的视度公式 270

7.3　通过湍流大气的远距离目标的视度 274

7.3.1 湍流大气的光学传递函数的性质 275

7.3.2　远距离目标图象的模糊和对比与距离的关系 283

7.4　通过非均匀大气的远距离目标的视度 287

7.4.1　湍流大气中垂直路程的视度 287

7.4.2　通过薄离散介质层的视度 289

7.4.3　一次散射近似的计算 291

7.4.4 混浊大气中斜程的视度 294

参考文献 297