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海洋光学的性质以及辐照度介绍

点击次数:554 发布时间:2014-02-10
 幸运8彩票app海洋光学的性质以及辐照度介绍
   太阳和天空辐射通过海面进入海中所形成的海洋辐射场分布,主要表现为辐亮度分布、辐照度衰减、辐照比和偏振特性等所有与辐射场有关的光学性质。
辐亮度(L)表示单位立体角dΩ和单位发射面积dA发出的辐射通量,L=d2F/dAcosθdΩ。θ是光束与dA的法线的夹角。水中的辐亮度分布由海洋辐射传递方程来决定。辐亮度沿深度z 的变化,由垂直衰减系数к所决定。射到海面的日光中大约50%是红外辐射,其中大部分被水深一米以内的表层所吸收,所以在水下测得的太阳光谱的峰值正好处于对海水有zui大透射率的蓝绿光附近,虽然它们的入射功率还不到太阳总入射功率的1/10,却是水下光谱的主要成分,甚至在水深 600米处还能用光电法测到。水下能见度主要依赖这段光谱,它对水下动物是很重要的。实测表明:水下太阳垂直平面内的辐亮度角分布随深度而变化,在表层有明显的峰值,随深度增加,峰值减小,zui大值逐渐移向天底角,深度达20个衰减长度后,辐亮度趋于对称的极限分布,此时辐亮度衰减系数к趋于极限值k,k与方向无关,且小于μ值。因而渐近极坐标曲面就是一个围绕垂轴旋转、偏心率为k/μ的椭球。k/μ只取决于固有光学性质,与大气光学状态和海况无关。普赖森多费尔在标量辐照度衰减系数к0为常数的假设下,用辐射传递理论完成了渐近分布存在性的数学证明。
   海洋光学的辐照度(E)
表示入射到无限小面元上的辐射通量dF与该面积之比。辐照度随深度z 的增加而按指数律衰减,以海平面为基准,法线向上的单位面元上接收到的辐射通量,称为向下辐照度Ed;法线向下的单位面元上接收到的辐射通量,称为向上辐照度Eu,它们的分布与太阳高度角、光的波长和海水深度有关。一般海区表层水的Ed的极大值处于波长为480~500nm处。在大洋水中,随深度的增加,此峰值移向 465nm。在悬浮颗粒和黄色物质较多的混浊海区,由于选择吸收的结果,使极大值移向绿光。辐照度在海洋深层(100~500m)的光谱分布只局限于很窄的蓝光区,其向下辐照度的衰减系数кd也趋于常数,约为0.03。特别令人注意的是,对海洋初级生产力有重大影响的上升流区域,浮游植物富集,кd的光谱分布和叶绿素的光谱吸收曲线十分相似。称为辐照比(反射比)。R 值随波长、海水的混浊度和深度而变化,一般为1~10%。天空光是部分偏振的,太阳的直射光是非偏振的,然而经海面折射进入海水后,随其天顶角的增大而产生部分偏振。当透射光被海水和悬浮颗粒散射时,它的偏振分布会有很大的变化。太阳方位角不同时,垂直面上的偏振分布不同。偏振度随着深度的增大而逐渐减小,到达辐亮度极限分布的深度后,偏振度也达到极限值。
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