Читать книгу Detekcja sygnałów optycznych - Zbigniew Bielecki - Страница 24

Promieniowanie optyczne zogniskowane na powierzchni detektora przechodzi przez atmosferę i układ optyczny, a zatem ulega tłumieniu. Zmiana natężenia promieniowania optycznego docierającego do odbiornika jest spowodowana absorpcją i rozpraszaniem (ekstynkcją) fotonów na różnego rodzaju aerozolach i cząsteczkach występujących w atmosferze; dodatkowo modyfikowana jest wpływem turbulencji [1.14]. Atomy i molekuły występujące w atmosferze mają charakterystyczne widma absorpcyjne, będące rezultatem skwantowanych przejść energetycznych, zatem absorpcja promieniowania optycznego ma charakter selektywny [1.15]. Analizując charakterystykę spektralną transmisji atmosfery, zauważamy, że są zakresy, w których atmosfera charakteryzuje się względnie małą absorpcją promieniowania (rys. 1.29). Przedziały widmowe o wysokiej przepuszczalności promieniowania podczerwonego nazywamy oknami atmosferycznymi. Okna transmisyjne odpowiadają zakresom widmowym w pobliżu następujących długości fal: 0,8 µm, 1,5 µm, oraz przedziałów widmowych 2,1–2,5 µm, 3,2–4,2 µm, 4,4–5,9 µm i 7,5–14 µm. W literaturze przyjęło się odpowiednio je nazywać: pasmo 3–5 µm – pasmem średniofalowym (ang. medium wave infrared, MWIR), a pasmo 7,5–14 µm – pasmem długofalowym (ang. long wave infrared, LWIR). Można zauważyć silne tłumienie promieniowania podczerwonego przez parę wodną dla długości fali 6–7 µm oraz lokalne minima. Obecność CO₂ w atmosferze wywołuje silne tłumienie promieniowania o długości fali 2,7 µm i 4,2 µm. Problemami wyznaczania transmisji atmosfery zajmuje się wiele ośrodków naukowych na świecie. Opracowano kilkanaście modeli komputerowych do wyznaczania przepuszczalności atmosfery (np. Hitran), które uwzględniają m.in. temperaturę, wilgotność, wysokość, rodzaj i rozmiary cząsteczek pary wodnej, grubość warstwy czy odległość obiekt – układ detekcyjny [1.16, 1.17, 1.18]. Ogólnie można stwierdzić, że w zakresie MWIR atmosfera lepiej przepuszcza promieniowanie niż w zakresie LWIR. W miarę rozrzedzania powietrza absorpcja promieniowania maleje, a przy transmisji między satelitami na dużych wysokościach, na przykład powyżej 200 km można ją pominąć.

Rys. 1.29. Wykres zależności współczynnika transmisji promieniowania optycznego od długości fali. Warunki: grubość atmosfery 6000 stóp, na poziomie morza, zawierająca 17 mm wytrąconej wody [1.19]