? ? L ? 1
? 2?
L(? ,? )sin ? d? d?
4? 0 0
若辐射是轴对称的，则上式为
? 1
L?
?
L (? ) sin ? d ?
20
由L（n）=?3Q/?A?t?? =?2? /?A?? =?F/?? 式辐射通量 密度与辐射率的关系为
?? ?? ? 2? r
? 2? r
F ? ?0 ?0 L s cos? d? ? ?0 ?0 L s cos? sin? d? d?
? n= ?/n波在介质的波长。
n=（?r/? r）1/2介质折射指数。
?r 介电常数
? r导磁率。
▲ 关系： ?f=c
f=C/ ? ? =c/f ?=1/ ? =f/c
▲ 单位：1千兆赫（GHz ）= 103兆赫（MHz ）
= 106千赫（KHz ） = 109赫（Hz ） 1米=102厘米（cm）=103毫米（mm）=106微米（? m） =109纳米（nm）
f=（ EJ ? EI）/h 电磁辐射既有波动特性，也有粒子特性。
波长较长的可见、红外线波动性表现明显； 而波长较短的r、x射线，其粒子性表现明显。 电磁辐射在空间传播时，常显示出波动性质； 电磁辐射的吸收和发射时，显示出粒子的性质。
二.基本辐射量
▲ 辐射能（Q):指电磁波携带的能量或物体发射辐射的全部
辐射源在某一方向上单位立体角内的面积
的辐射通量。
I=?? /??
若各向同性则I=? /4?
单位:瓦/球面度（W/Sr）
▲ 辐射率（辐射亮度） (L)：在单位时间内通过 垂直面元法线方向上单位面积、单位立体角的辐 射能。
在垂直法线方向： L （n）=?3Q/?A?t?? =?2? /?A?? =?F/??
能量。
单位:焦耳（J）
▲ 辐射通量(? )：指在单位时间内通过某一表面的辐射能。
? =Q/t ? =?Q/?t 单位:焦耳/秒（J/t）
▲ 辐射通量密度(F)：指通过单位面积的辐射通量。
F=? /A F= ?? /?A
若M为出射度，E为辐照度，则
F=M=E
单位:焦耳/米2.秒（J/m2t）
▲ 辐射强度(I)：用于描述点光源的辐射特性。其定义是点
第三章 气象卫星遥感大气的基本原理
气象卫星遥感地球大气的温 度、湿度、云雨演变等气象要素 是通过探测地球大气系统发射或 反射的电磁波而实现的。因此， 电磁辐射是气象卫星遥感的基础。
第一节 电磁波谱和辐射度量
一、电磁波谱
电磁波谱包括太阳辐射、热辐射无线电波等从 10-10（宇宙射） — 1010（无线电波）。

3? 1010 3? 108 3? 106 3? 104 3? 102
产生 机制 光谱区
波长 频率
可见光
近 红 外 中红外
远红外
1.5
15
750微米
紫 蓝青 绿 黄 橙 红
0.40 0.43 0.45 0.50 0.57 0.60 0.63
0.76微米
图3-1 电磁波谱
▲ r 射线： 波长10-11 —10-4nm，生成：放射性元素蜕变，特征：几 兆电子伏特。
1、电磁波段的划分
太阳 地球大气
辐射
电离
电磁振荡
电子跃迁
分子振动转动
宇 宙 射
r 射 线
紫可 红
外 线
见
外
亚毫 分 厘 毫米 米 米 米波 波 波 波微 波
超 短中 长
短 波
波波
波
线
X 射线
光线
无线电波
迟缓电振荡
1纳米
1微米
1厘米
1米
3? 1022 3? 1020 3? 1018
3? 1016 3? 1014 3? 1012
▲ 红外线：波长0.76 —1000 ? m，生成：分子、原子的振动转动，特 征：与温度有关。
▲ 微 波：波长：1毫米 —30厘米。大于30厘米的波称无线电波。
2、电磁波各参数的关系和使用单位
▲ 参数：? 波长 ? 波数（1厘米长度内含有的波数目）
f 频率 c 光速=3? 1010厘米/秒。
V=f ? 波在介质中的速度。
▲ x 射线： 波长0.0045 —10-5? m，生成：原子内部的电子从激 发态 恢复到稳态，特征：波长短，频率高能穿透密 度很大的 物质。
▲ 紫外线：波长0.35 —10-5 ? m，生成：原子和分子内部的电子状态 改变，特征：频率较高，各种物质对短的紫外线有吸收。
▲ 可见光：波长0.35 —0.76 ? m，生成：原子内部的电子状态，特征： 对人眼有特殊的刺激。
▲辐射体 黑体：指在任何温度、对任意方向和任意波长，其
吸收率（或发射率）都等于1的物体。 a(λ )≡1
灰体：指其吸收率与波长无关，且为小于1的常数的 物体。
如果对面元的单面立体角（半球空间）进行积分， 就得单面辐射通量密度
? ? ??r ? /2 2?
F?
L s cos? sin ? d? d?
00
如果L与?，? 无关，即在各向同性的情况下，上式 又可以写成
F=? L
▲ 发射率（比辐射率）（ε ）：指辐射体的出射度M?与同
一温度下的黑体的出射度M的比值。
3、电磁波的量子特性
从量子的观点看，电磁辐射可以看作是一粒一粒以光速 c运动的粒子 流，这些粒子称为光量子，每一光量子具有的能量为
Q=hf Q 能量，h 普朗克常数。电磁辐射看成是粒子，就一定有质量m和动量p。
m=Q/c2=hf/c2
p=mc=h/? = hf/c 电磁辐射的发射或吸收是由于物质内原子或分子的能量状态发生改变 引起的，若物质中原子的状态由高能级 EJ跃迁到低能级EI，便发出辐射； 若从EJ ? EI便要吸收辐射。发出或吸收辐射时光量子的频率
在S方向： L （s）=?3Q（?）/?A?t?? = ?3Q（?）/?A?t?? cos?
n
?
dA
?
s dω
如果面源的辐射率与方向无关，则称各向同性,这样的 源称朗伯源。辐射率不是位置的函数,则它是均匀的。如果 面源很小，可以当作点源，它在? 方向的辐射亮度就为
L（? ）=L? Acos? =L0cos? 如果考虑整个空间，则对所有角求积分，且除以4? ， 就得平均的辐射率
ε =M?/M
ε 介于0~1之间。由于辐射体发射的辐射随波长而变 ，所以发射率也是波长的函数，写为ε （? ）。对于? 1~?2
波长间隔的发射率为
??
??2 ? (? ) M (? )d ? ?1 ??2 M (? )d ? ?1
ε ?：与辐射表面成?角方向的发射率
ε n：辐射表面法线方向的发射率
三.辐射基本定律