巖石表面反射光譜中的偏振特征研究.pdf

1、傳統(tǒng)遙感探測只重點考慮地物反射電磁波的輻射強度大小，這樣會丟失很多信息。偏振遙感側重于對目標地物電磁波的輻射強度、方向、偏振態(tài)等方面信息的獲取和研究，是傳統(tǒng)遙感的一個有益補充，人類通過偏振遙感可以獲取更多的地物信息。本文通過探究反射光的偏振特性來實現(xiàn)對目標地物的諸如物理性質等特性的反演和判讀。例如折射率與密度的關系公式早在18世紀初就由牛頓首先提出了，而偏振度與物質的折射率之間的函數(shù)關系可以通過推導得出。這樣表明，理論上通過偏振遙感而不

2、需要直接觸巖石礦物就可以得到像折射率和密度等物理特性。本文的研究課題是巖石表面反射光譜中的偏振特征研究。主要的工作是研究物質的偏振度、折射率、光線入射角度以及密度等方面相互之間的關系，繼而探究物質的偏振度與物質的密度關系，以探尋出一種通過物質表面反射光的偏振度來尋求該物質密度的新方法。通過多角度偏振反射光譜儀和微型光纖光譜儀對巖石樣本進行測量，得到巖石的偏振反射光譜，分析研究巖石的偏振反射光譜隨角度變化而變化的特征。將角度信息和偏振信息

3、帶入公式，求出密度，與通過實際測量得到的密度進行對比，對推導公式的適用性及誤差范圍進行驗證。具體的說，本文得出以下結論:
　　(1)通過對比分析格拉斯頓—代爾、洛侖茨—洛侖茲和阿侖折射度三種折射率公式發(fā)現(xiàn)，格拉斯頓—代爾公式相對于其他兩個公式有更好的精度和適用性。
　　(2)根據(jù)菲涅爾公式和巖石的折射定律，推導出巖石表面的偏振度與物質的折射率存在如下函數(shù)關系:P=2sinαtgα√N2-sin2α/N2-sin2α+sin2

4、αtg2α公式說明偏振度與物質的折射率和光線的入射角度有依附關系。
　　(3)通過聯(lián)立格拉斯頓—代爾公式和洛侖茨—洛侖茲可以求出折射率，將折射率n=（7+√33）/8帶入原方程求出地球的表面密度約為2.824g/cm3。這與布倫給出的地球橢球殼體的密度2.9 g/cm3相當吻合。證明格拉斯頓—代爾公式中的k值取0.21是合適的。
　　(4)將上式中的折射率用格拉斯頓—代爾公式中的N替換帶入，得到偏振度與物質的密度之間的關系: