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(cè)重于對目標(biāo)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(biāo)地物的諸如物理性質(zhì)等特性的反演和判讀。例如折射率與密度的關(guān)系公式早在18世紀(jì)初就由牛頓首先提出了，而偏振度與物質(zhì)的折射率之間的函數(shù)關(guān)系可以通過推導(dǎo)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(zhì)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(guān)系，繼而探究物質(zhì)的偏振度與物質(zhì)的密度關(guān)系，以探尋出一種通過物質(zhì)表面反射光的偏振度來尋求該物質(zhì)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(jìn)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(jìn)行對比，對推導(dǎo)公式的適用性及誤差范圍進(jìn)行驗證。具體的說，本文得出以下結(jié)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(dǎo)出巖石表面的偏振度與物質(zhì)的折射率存在如下函數(shù)關(guān)系:P=2sinαtgα√N2-sin2α/N2-sin2α+sin2

4、αtg2α公式說明偏振度與物質(zhì)的折射率和光線的入射角度有依附關(guān)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(dāng)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(zhì)的密度之間的關(guān)系: