红外辐射在大气中的传输

日期：2025-04-08 15:35

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摘要：红外辐射在大气中的传输红外辐射在到达红外传感器前，会被大气中的某些气体有选择地吸收，大气中的悬浮粒子能使光线散射。虽然吸收、散射的机理不同，但二者的作用结果都主要是使红外辐射发生衰减。另外，大气路径本身的红外辐射与目标辐射相叠加，将减弱目标与背景的对比度。红外辐射通过实际大气的传输过程是非常复杂的。它依赖于引起...

红外辐射在大气中的传输

红外辐射在到达红外传感器前，会被大气中的某些气体有选择地吸收，大气中的悬浮粒子能使光线散射。虽然吸收、散射的机理不同，但二者的作用结果都主要是使红外辐射发生衰减。另外，大气路径本身的红外辐射与目标辐射相叠加，将减弱目标与背景的对比度。

红外辐射通过实际大气的传输过程是非常复杂的。它依赖于引起吸收的分子类型及其浓度，大气中悬浮粒子的尺寸、特性和密度以及沿传输路径上个点的温度和压强等气象条件，还与距离、波长有关。

大气散射是由大气分子和大气中的悬浮颗粒引起的。当粒子半径

时，此种散射称为瑞利散射。瑞利散射粒子主要为气体分子，故称为分子散射。分子散射与

成反比，即短波散射比长波散射强。对可见光，因为其波长短，瑞利散射就很严重，故中午天空呈现蓝色而傍晚呈现红色。对中远红外区域红外辐射，瑞利散射基本上可以忽略。当r与

差不多大时，散射成为米氏（Mie）散射，大气中的云、雾等水滴的大小与0.76～14

的红外辐射的波长差不多，所以米氏（Mie）散射严重。

（1）大气红外吸收谱与大气窗口

在红外波段，吸收比散射严重得多。根据分子物理学理论，吸收是入射辐射和分子系统之间相互作用的结果。辐射通过整个大气层时，产生极大的选择性吸收。其中对红外线的吸收*强烈的是H2O，其次是CO2和O3，而CO、O2、N2O、CH4这类分子，仅在一定条件下吸收才比较显著。在下图的大气透过光谱分析中，各种气体吸收较弱的窗口主要有三个：2.1～2.5

、3～5

、8～14

，在这三个窗口，大气对红外线是相对透明的。