Основы теоретической атмосферной оптики. Тимофеев Ю.М - 25 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

25
Подстановка (2.1.1) в (2.1.4) и вычисление интеграла дают
2
0
2
1
EW = (2.1.5)
Заметим, что в монографии [34] в этой формуле допущена опечатка.
2.2. Характеристики поля излучения
Пусть в пространстве имеется поле излучения, то есть в общем случае в каждой точке
пространства и в каждом выбранном направлении задана электромагнитная волна (луч
света). Классическим примером поля излучения является освещенная солнцем атмосфера,
где в каждой точке присутствуют прямое солнечное излучение, рассеянный свет неба и
излучение атмосферы и поверхности.
Основной характеристикой
поля излучения является интенсивность излучения.
Выберем в пространстве элементарную площадку с площадью dS, нормаль к ней
n
r
и
телесный угол dΩ, описанный вокруг нормали. Если величина площадки dS, а излучение
падает в интервале длин волн от
λ
до
λ
+d
λ
в телесном угле dΩ за время dt, то количество
энергии dE
λ
, падающее на площадку, будет пропорционально dS, d
λ
, dΩ, dt, т.е. равно
dtdddSIdE
Ω
=
λ
λλ
. (2.2.1)
Коэффициент пропорциональности I
λ
, входящий в эту формулу, называется
монохроматической интенсивностью излучения. То есть, монохроматической
интенсивностью излучения I
λ
называется количество электромагнитной энергии dE
λ
с
длиной волны
λ
, приходящее на единичную площадку (или проходящее через нее)
перпендикулярно к ней из единичного телесного угла за единицу времени.
λ
λ
λ
ddtddS
dE
I
Ω
=
. (2.2.2)
Индекс
λ
у интенсивности и энергии означает их зависимость от длины волны. Поскольку
в определение входит «бесконечно малый спектральный интервал»
d
λ
, интенсивность
определена для монохроматического излучения с длиной волны
λ
(аналогично
интенсивность определяется для частоты
ν
или волнового числа v ). В общем случае
интенсивность есть функция точки в пространстве (
x, y, z), направления, определяемого
нормалью
n
r
, и времени t: ),,,,( tnzyxI
r
. Если интенсивность не зависит от времени, то
поле излучения называют
стационарным. Обычно в оптике атмосферы имеют дело со
стационарными полями (точнее с полями, зависимостью интенсивности которых от
времени можно пренебречь). Если интенсивность не зависит от направления
n
r
, то поле
излучения
изотропно. Если интенсивность не зависит от всех или нескольких
пространственных координат, то это
однородное поле излучения. Так в оптике атмосферы
часто считают поле излучения
горизонтально-однородным, то есть не меняющимся вдоль
горизонтальных координат
x и y.
Второй по важности характеристикой поля излучения является поток излучения.
Потоком (монохроматическим) излучения F
λ
называется количество электромагнитной
энергии
λ
Ed
′
с длиной волны
λ
, падающее на единичную площадку (или проходящее через
нее) в единицу времени со всех направлений
:
λ
λ
λ
ddtdS
Ed
F
′
= . (2.2.3)
По определению, интенсивность излучения из направления
r
r
− это энергия, проходящая
через площадку
dS
′
, перпендикулярную
r
r
. Но тогда, если
θ
− угол между направлением
r
r
и нормалью
n
r
к площадке dS, то dS' = dS cos
θ
, и, подставляя dS' в (2.2.1), получим

Страницы