Страница:Кривицкий Б.Х. Справочник по радиоэлектронным системам. Том 2.djvu/264

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


§ 9-1] ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЛН ОПТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА 263

обусловленные только рассеянием световой энергии и только избирательным поглощением соответственно. Причиной рассеяния в атмосфере является ее оптическая неоднородность и происходящие вследствие этого преломление, отражение, дифракция светового потока на неоднородностях.

В зависимости от соотношения размеров рассеивающих частиц и длины волны рассеяние может быть молекулярным (на частицах, размеры которых значительно меньше длины волны), дифракционным (на частицах, соизмеримых с длиной волны) и геометрическим (на частицах больших размеров).

Рассеяние светового потока в сравнительно сухой и чистой атмосфере (на больших высотах) с достаточной степенью точности совпадает с законами молекулярного рассеяния, изученными Релеем (релеев- ское рассеяние). Коэффициент молекулярного рассеяния обратно пропорционален Я4, где X — длина волны.

Распределение рассеянного потока в пространстве характеризуется индикатрисой рассеяния — векторной диаграммой, изображающей зависимость интенсивности рассеянного света от угла между выбранным направлением и направлением падающей волны.

При молекулярном рассеянии индикатриса имеет максимумы в направлениях прямого и обратного ходов луча. При этом в обратном направлении отбрасывается примерно столько же энергии, сколько проходит вперед.

По мере возрастания размеров частиц по сравнению с X зависимость рассеяния от длины волны ослабевает. , При геометрическом рассеянии величина рассеянной энергии не зависит от длины волны и пропорциональна поперечному сечению частиц. С увеличением размеров рассеивающих частиц индикатриса рассеяния вытягивается по направлению падения луча.

Рассеяние излучения в обратном направлении приводит к появлению специфической помехи в локационных системах оптического диапазона — «помехи обратного рассеяния» зондирующего сигнала.

Для ориентировочных расчетов пропускания атмосферы в тех случаях, когда ослабление излучения вызывается рассеянием, можно исходить из известной связи между метеорологической дальностью видимости и пропусканием тр. Под метеорологической дальностью видимости понимают наибольшую дальность видимости днем проектирующихся на фойе неба у горизонта темных предметов с угловыми размерами, превышающими 0,5°.

Молекулярное поглощение излучения в атмосфере объясняется тем, что уровни энергии колебательных и вращательных движений молекул воды, углекислого газа, озона и других входящих в состав атмосферы газов расположены в области частот оптического диапазона.

На рис. 9-1 представлена зависимость коэффициента пропускания для чистой атмосферы от длины волны, а на рис. 9-2 показано изменение поглощения 1/т от X для высот Н—0 и 11 км. Как видно, имеется несколько сравнительно узких областей («окон») прозрачности: диапазон

Рис. 9-1. Пропускание излучения чистой атмосферой.

Рис. 9-2. Спектральное поглощение излучения на разных высотах.

видимого света, а также участки инфракрасного диапазона с длинами волн 0,95— 1,05; 1,15—1,35; 1,5—1,8; 2,1—2,4; 3,3-4,2; 4,5—5,1; 8—13 мкм. С увеличением высоты Н ширина полос пропускания «окон» атмосферы увеличивается.

На рис. 9-1 изображена интегральная кривая пропускания, полученная приборами с широкой полосой пропускания.

В большинстве случаев молекулярное (релеевское) рассеяние во много раз меньше, чем геометрическое, и им практически можно пренебречь. Коэффициент ослабления потока при геометрическом расстоянии, 1/км, определяется эмпирическим соотношением

где у — метеорологическая дальность видимости, км; X — длина волны, мкм.

В табл. 9-1 приведены результаты расчета коэффициента пропускания атмосферы для длины трассы 1 км при дальности видимости, равной 5 км.

Наличие турбулентности в атмосфере, обусловливающее неоднородность коэффициента преломления среды, ухудшает временную и пространственную когерентность оптической волны. Влияние турбулент-