第一章 引论(E. D. Hinkley) 1
符号汇编表 4
参考文献 10
第二章 空气纯度管理的遥感(S. H. Melfi) 11
2．1 大气 12
2．1．1 大气结构 13
2．1．2 对流层 14
气溶胶和粒子 15
碳的氧化物 17
硫化物 17
氮化物 18
臭氧 19
烃 19
2．1．3 平流层 20
气溶胶和粒子 20
次要的分子成分 21
2．2 污染物一般迁移模式 22
2．2．1 数学模式描述 22
2．2．2 发展和验证模式所必需的监测 24
2．3 激光系统的遥测能力 24
2．3．1 单端系统 25
激光雷达 25
喇曼激光雷达 26
共振激光雷达 26
差分吸收散射的激光雷达 26
收发分置的激光雷达 27
测量能见度的喇曼激光雷达 27
2．3．2 双端系统 27
长光程吸收 28
2．4 空气纯度管理的遥测 28
2．4．1 遥测的优点 29
无干扰监测 29
光程的积分测量 29
地面和高空测量 30
远景监测 30
在辽阔的地域内测量 30
2．4．2 遥测的应用 31
2．5 结论 31
参考文献 32
第三章 激光通过大气的传输(V. E. Zuev) 33
3．1 分子吸收 33
3．1．1 基本定义 33
3．1．2 分立谱线的吸收 37
3．1．3 大气气体吸收光谱的一般特性 40
3．1．4 实验 46
3．1．5 理论 53
3．1．6 布给定律对吸收的适用范围 54
3．2 分子散射 57
3．3 微粒散射 59
3．3．1 散射系数；吸收系数；衰减系数 59
3．3．2 单个粒子的散射 60
3．3．3 云和雾的散射 61
3．3．4 霾的散射 62
3．3．5 降水的散射 64
3．3．6 气溶胶散射相函数 65
3．3．7 布给定律对散射的适用范围 65
3．4 总衰减：激光大气探测的有效波段 66
3．4．1 非浑浊大气 66
3．4．2 霾 68
3．4．3 云和雾 69
3．4．4 降水 70
3．5 大气模式 70
3．6 均匀性偏差 70
3．6．1 大气湍流效应 70
3．6．2 气溶胶闪烁 72
参考文献 74
第四章 用弹性后向散射与差分吸收激光雷达测量粒子和气体(R. T. H. Collis和P. B. Russell) 76
4．1 背景材料 76
4．2 光探测与激光测距(激光雷达)原理 78
4．2．1 激光雷达方程 82
4．2．2 激光雷达系统与装置 84
激光器 84
探测器 85
光学元件 86
数据的获得、显示与处理 86
系统的组合 88
4．2．3 人眼安全 91
4．3 测定接收激光雷达信号的大气影响 92
4．3．1 弹性后向散射 94
气体分子的后向散射 94
粒子的后向散射 95
4．3．2 衰减 102
气体分子的衰减 102
粒子的衰减 103
4．3．3 多次散射 105
4．4 差分吸收激光雷达技术 107
4．4．1 工作原理 108
4．4．2 测量灵敏度 110
4．4．3 潜在误差 113
4．5．1 微粒物质的半定量测绘与监测 115
4．5 按照大气意义阐明单一波长的激光雷达测量 115
4．5．2 激光雷达方程的解 116
4．5．3 由光学测量导出气溶胶物理量 118
4．6 激光雷达测量实例 125
4．6．1 弹性后向散射应用 126
观察云与雾 126
在视觉上“清晰”的空气中观察 133
观察大气运动 147
4．6．2 差分吸收法应用 149
水汽 149
污染气体 150
4．7 结论 153
4．7．1 现有能力与局限性 153
4．7．2 未来展望 154
参考文献 155
第五章 喇曼散射和共振荧光探测原子和分子(H. Inaba) 162
5．1 散射机理和荧光机理 162
5．2 喇曼散射和共振荧光的基本特征 167
5．2．1 喇曼散射 167
5．2．2 共振喇曼散射和荧光的区别 177
5．2．3 近共振喇曼散射 179
5．2．4 共振散射 185
5．2．5 人气中的荧光及其猝灭 190
5．3 应用喇曼散射与共振荧光的激光雷达方法的工作原理和特性 194
5．3．1 基本概念和激光雷达方程 194
5．3．2 大气透射和消光 198
5．3．3 喇曼散射方案和共振荧光方案的基本特性及其比较 199
5．3．4 喇曼散射法测量大气温度的原理 201
5．4 实验激光雷达系统和测量 204
5．4．1 喇曼散射方案 205
大气中主要分子成分的探测 205
大气中水汽分布的测量 207
监测大气中的分子污染物 210
大气温度的遥测 217
5．4．2 探测高层大气原子的共振荧光方案 219
5．4．3 共振荧光法的室内实验 224
5．5 激光雷达监测系统的探测灵敏度及其性能 227
5．5．1 探测方法与接收系统的信噪比 227
5．5．2 喇曼散射方案用于地面监测低层和高层大气的探测能力 231
5．5．3 低层大气中近共振喇曼散射方案和共振散射方案的探测能力 235
5．5．4 共振荧光方案用于地面监测低层和高层大气的探测能力 240
5．5．5 机载探测、气球载探测和卫星测量的探测能力 247
参考文献 250
第六章 用吸收激光辐射的方法探测分子污染的技术(E. D. Hinkley, R. T. Ku和P. L. Kelley) 255
6．1 分子污染物的吸收光谱 256
6．1．1 分子激励的类型与光谱区之间的关系 256
6．1．2 吸收线的特征 259
6．2 监测所用的激光器 265
6．2．1 染料激光器 267
6．2．2 光混频器与参量振荡器 268
6．2．3 半导体二极管激光器 271
6．2．4 自旋反转喇曼激光器 273
6．2．6 可调谐激光器小结 275
6．2．5 高压气体激光器 275
6．3 信号探测技术 276
6．3．1 直接光子探测 276
室温红外探测器 277
致冷红外探测器 278
6．3．2 光声探测 279
6．3．3 外差探测 285
6．4 差分吸收法监测的理论 285
6．4．1 分立波长监测 286
6．4．2 导数法监测 289
多普勒增宽谱线的导数法监测 289
压强增宽谱线的导数法监测 292
佛克脱型谱线的导数法监测 293
6．5 差分吸收法监测的应用 294
6．5．1 分子污染物的单点取样法 295
环境空气取样 296
车辆排气取样 296
烟囱气体取样 300
6．5．2 现场定域监测 301
车辆排气监测 301
烟囱气体监测 302
对流层与平流层现场监测 302
6．5．3 长距离大气监测 305
用分立可调谐激光器的长距离监测 305
用连续可调谐激光器的长距离监测 307
垂直分布监测 309
6．6 激光安全 311
6．7 结论 312
参考文献 312
第七章 激光外差探测技术(R. T. Menzies) 318
7．1 外差辐射测量原理 320
7．1．1 热辐射 320
7．1．2 迪克(Dicke)微波辐射计 322
7．1．3 红外波段中的光混频 324
7．1．4 信噪比考虑 327
本机振荡器起伏的限制 327
其它噪声源 334
7．2．1 气体红外发射率 336
7．2 被动外差辐射计 336
7．2．2 组件要求 339
本机振荡器 339
光混频器 341
7．2．3 气体的外差探测实验 344
7．2．4 与迈克耳孙干涉光谱仪的比较 348
7．2．5 地面监测应用 350
7．2．6 空中监测应用 351
7．2．7 湍流对被动外差辐射计的影响 357
7．3 生动监测系统中的外差技术 358
7．3．1 用外差技术改善灵敏度 358
连续波发射机 359
脉冲发射机 359
湍流效应 360
7．3．2 大气造成的收发分置系统性能的下降 360
气溶胶后向散射效应 362
7．3．3 用收发分置系统作污染物探测实验 364
7．3．4 空中激光吸收光谱仪 368
7．4 在光谱适应性上的进一步改进 372
7．4．1 红外二极管激光器 372
7．4．2 高压气体激光器 373
7．4．3 参量振荡器 373
7．4．4 光电二极管可变电抗混频器 374
7．5 结论 374
参考文献 375
附有标题的补充参考文献 379
内容索引 383