• Η ανακλαστικότητα είναι μια ποσότητα που περιγράφει την ικανότητα οποιασδήποτε επιφάνειας ή διεπαφής μεταξύ δύο μέσων να αντανακλά τη ροή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που προσπίπτει σε αυτήν. Χρησιμοποιείται ευρέως στην οπτική, χαρακτηρίζεται ποσοτικά από ανάκλαση. Για τον χαρακτηρισμό της διάχυτης ανάκλασης, χρησιμοποιείται μια ποσότητα που ονομάζεται albedo.

  Η ικανότητα των υλικών να ανακλούν την ακτινοβολία εξαρτάται από τη γωνία πρόσπτωσης, την πόλωση της προσπίπτουσας ακτινοβολίας, καθώς και από το φάσμα της. Η εξάρτηση της ανακλαστικότητας της επιφάνειας του σώματος από το μήκος κύματος του φωτός στην περιοχή του ορατού φωτός γίνεται αντιληπτή από το ανθρώπινο μάτι ως χρώμα του σώματος.

  Η εξάρτηση της ανακλαστικότητας των υλικών από το μήκος κύματος είναι σημαντική στην κατασκευή οπτικών συστημάτων. Για να αποκτηθούν οι επιθυμητές ιδιότητες των υλικών για ανάκλαση και μετάδοση φωτός, τα οπτικά μερικές φορές επικαλύπτονται με αντιανακλαστική επίστρωση, όπως, για παράδειγμα, στην παραγωγή διηλεκτρικών κατόπτρων ή φίλτρων παρεμβολής.

Σχετικές έννοιες

Διάθλαση (διάθλαση) είναι μια αλλαγή στην κατεύθυνση μιας ακτίνας (κύματος) που συμβαίνει στο όριο δύο μέσων από τα οποία διέρχεται αυτή η ακτίνα ή στο ίδιο μέσο, ​​αλλά με μεταβαλλόμενες ιδιότητες, στις οποίες η ταχύτητα διάδοσης του κύματος είναι δεν είναι το ίδιο.

Ένα πλέγμα Bragg ινών (FBG) είναι ένας κατανεμημένος ανακλαστήρας Bragg (ένας τύπος πλέγματος περίθλασης) που σχηματίζεται στον πυρήνα μεταφοράς φωτός μιας οπτικής ίνας. Τα FBG έχουν στενό φάσμα ανάκλασης και χρησιμοποιούνται σε λέιζερ ινών, αισθητήρες οπτικών ινών, για τη σταθεροποίηση και αλλαγή του μήκους κύματος των λέιζερ και των διόδων λέιζερ κ.λπ.

Η φωτομετρία (αρχαία ελληνική φῶς, γενετική περίπτωση φωτός - φως και μετρέω - μετράω) είναι μια επιστημονική επιστήμη κοινή σε όλους τους κλάδους της εφαρμοσμένης οπτικής, βάσει της οποίας γίνονται ποσοτικές μετρήσεις των ενεργειακών χαρακτηριστικών του πεδίου ακτινοβολίας.

Η φασματοσκοπία φωτοφωταύγειας είναι ένας τύπος οπτικής φασματοσκοπίας που βασίζεται στη μέτρηση του φάσματος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που εκπέμπεται ως αποτέλεσμα του φαινομένου της φωτοφωταύγειας που προκαλείται στο υπό μελέτη δείγμα, μέσω της διέγερσής του με φως. Μία από τις κύριες πειραματικές μεθόδους για τη μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων των υλικών, και ειδικότερα των μικρο- και νανοδομών ημιαγωγών.

Τα οπτικά τσιμπιδάκια, μερικές φορές "τσιμπιδάκια λέιζερ" ή "οπτικές παγίδες", είναι οπτικά όργανα που επιτρέπουν τον χειρισμό μικροσκοπικών αντικειμένων χρησιμοποιώντας φως λέιζερ (συνήθως εκπέμπεται από μια δίοδο λέιζερ). Σας επιτρέπει να εφαρμόζετε δυνάμεις από femtonewtons σε nanonewtons σε διηλεκτρικά αντικείμενα και να μετράτε αποστάσεις από μερικά νανόμετρα έως μικρά. Τα τελευταία χρόνια, τα οπτικά τσιμπιδάκια έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούνται στη βιοφυσική για τη μελέτη της δομής και της αρχής λειτουργίας...

Πίεση ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, ελαφριά πίεση - η πίεση που ασκείται από το φως (και γενικά την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία) που προσπίπτει στην επιφάνεια ενός σώματος.

Η επίστρωση οπτικών είναι η εφαρμογή του λεπτότερου φιλμ ή πολλών στρωμάτων μεμβρανών το ένα πάνω στο άλλο στην επιφάνεια των φακών που συνορεύουν με τον αέρα. Αυτό σας επιτρέπει να αυξήσετε τη μετάδοση φωτός του οπτικού συστήματος και να αυξήσετε την αντίθεση της εικόνας καταστέλλοντας τη λάμψη. Οι τιμές των δεικτών διάθλασης εναλλάσσονται σε μέγεθος και επιλέγονται με τέτοιο τρόπο ώστε να μειωθεί (ή να εξαλειφθεί πλήρως) η ανεπιθύμητη ανάκλαση λόγω παρεμβολής.

Η παρεμβολή φωτός είναι η παρεμβολή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων (με τη στενή έννοια - κυρίως ορατό φως) - η ανακατανομή της έντασης του φωτός ως αποτέλεσμα της υπέρθεσης (υπέρθεση) πολλών κυμάτων φωτός. Αυτό το φαινόμενο συνήθως χαρακτηρίζεται από εναλλασσόμενα μέγιστα και ελάχιστα της έντασης φωτός στο χώρο. Ο συγκεκριμένος τύπος τέτοιας κατανομής της έντασης του φωτός στο χώρο ή στην οθόνη όπου πέφτει το φως ονομάζεται μοτίβο παρεμβολής.

Η φωτεινότητα (από το λατινικό lumen, γένος luminis - φως και -escent - επίθημα που σημαίνει αδύναμη δράση) είναι μια μη θερμική λάμψη μιας ουσίας που εμφανίζεται αφού απορροφήσει ενέργεια διέγερσης. Η φωταύγεια περιγράφηκε για πρώτη φορά τον 18ο αιώνα.

Το φαινόμενο Kerr, ή το τετραγωνικό ηλεκτρο-οπτικό φαινόμενο, είναι το φαινόμενο της αλλαγής της τιμής του δείκτη διάθλασης ενός οπτικού υλικού σε αναλογία με το τετράγωνο της ισχύος του εφαρμοζόμενου ηλεκτρικού πεδίου. Διαφέρει από το φαινόμενο Pockels στο ότι η μεταβολή του δείκτη είναι ευθέως ανάλογη με το τετράγωνο του ηλεκτρικού πεδίου, ενώ το τελευταίο αλλάζει γραμμικά. Το φαινόμενο Kerr μπορεί να παρατηρηθεί σε όλες τις ουσίες, αλλά ορισμένα υγρά το εμφανίζουν πιο έντονα από άλλες ουσίες. Άνοιξε το 1875 από τη Σκωτσέζα...

Η φασματοσκοπία εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας (NIR) είναι ένας κλάδος της φασματοσκοπίας που μελετά την αλληλεπίδραση της εγγύς υπέρυθρης ακτινοβολίας (από 780 έως 2500 nm ή από 12.800 έως 4.000 cm-1) με ουσίες. Η περιοχή του εγγύς υπέρυθρου βρίσκεται μεταξύ του ορατού φωτός και της περιοχής του μέσου υπέρυθρου.

Ένας διηλεκτρικός καθρέφτης είναι ένας καθρέφτης του οποίου οι ανακλαστικές ιδιότητες σχηματίζονται λόγω μιας επικάλυψης πολλών εναλλασσόμενων λεπτών στρωμάτων από διάφορα διηλεκτρικά υλικά. Χρησιμοποιείται σε μια ποικιλία οπτικών οργάνων. Με την κατάλληλη επιλογή υλικών και πάχους στρώσεων, μπορούν να δημιουργηθούν οπτικές επιστρώσεις με την επιθυμητή ανάκλαση σε επιλεγμένο μήκος κύματος. Οι διηλεκτρικοί καθρέφτες μπορούν να παρέχουν πολύ υψηλές ανακλαστικότητα (τα λεγόμενα supermirrors), τα οποία παρέχουν ανάκλαση...

Ένας κατανεμημένος ανακλαστήρας Bragg είναι μια πολυεπίπεδη δομή στην οποία ο δείκτης διάθλασης του υλικού αλλάζει περιοδικά σε μία χωρική κατεύθυνση (κάθετα στα στρώματα).

Polarimeter (πολαρισκόπιο - μόνο για παρατήρηση) είναι μια συσκευή σχεδιασμένη για τη μέτρηση της γωνίας περιστροφής του επιπέδου πόλωσης που προκαλείται από την οπτική δραστηριότητα διαφανών μέσων, διαλυμάτων (σακχαρομετρία) και υγρών. Με την ευρεία έννοια, ένα πολόμετρο είναι μια συσκευή που μετρά τις παραμέτρους πόλωσης της μερικώς πολωμένης ακτινοβολίας (με αυτή την έννοια, οι παράμετροι του διανύσματος Stokes, ο βαθμός πόλωσης, οι παράμετροι της έλλειψης πόλωσης της μερικώς πολωμένης ακτινοβολίας κ.λπ. να μετρηθεί).

Η σκέδαση Rayleigh είναι η συνεκτική σκέδαση φωτός χωρίς αλλαγή του μήκους κύματος (ονομάζεται επίσης ελαστική σκέδαση) σε σωματίδια, ανομοιογένειες ή άλλα αντικείμενα, όταν η συχνότητα του σκεδαζόμενου φωτός είναι σημαντικά υψηλότερη από τη φυσική συχνότητα του αντικειμένου ή του συστήματος σκέδασης. Ισοδύναμη διατύπωση: η σκέδαση φωτός από αντικείμενα των οποίων οι διαστάσεις είναι μικρότερες από το μήκος κύματός του. Πήρε το όνομά του από τον Βρετανό φυσικό Λόρδο Rayleigh, ο οποίος καθιέρωσε την εξάρτηση της έντασης του διάσπαρτου φωτός από το μήκος κύματος το 1871...

Ένα εντελώς μαύρο σώμα είναι ένα φυσικό σώμα που, σε οποιαδήποτε θερμοκρασία, απορροφά όλη την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που προσπίπτει σε αυτό σε όλες τις περιοχές.

Η υπέρυθρη φασματοσκοπία (φασματοσκοπία δόνησης, φασματοσκοπία μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας, φασματοσκοπία IR, ICS) είναι ένας κλάδος της φασματοσκοπίας που μελετά την αλληλεπίδραση της υπέρυθρης ακτινοβολίας με ουσίες.

Το σκουρόχρωμο άκρο είναι ένα οπτικό εφέ κατά την παρατήρηση αστέρων, συμπεριλαμβανομένου του Ήλιου, στον οποίο το κεντρικό τμήμα του δίσκου του αστεριού φαίνεται πιο φωτεινό από την άκρη ή το σκέλος του δίσκου. Η κατανόηση αυτού του φαινομένου κατέστησε δυνατή τη δημιουργία μοντέλων αστρικών ατμοσφαιρών λαμβάνοντας υπόψη μια τέτοια κλίση φωτεινότητας, η οποία συνέβαλε στην ανάπτυξη της θεωρίας της μεταφοράς ακτινοβολίας.

Το συμβολόμετρο Michelson είναι ένα συμβολόμετρο δύο ακτίνων που εφευρέθηκε από τον Albert Michelson. Αυτή η συσκευή κατέστησε δυνατή τη μέτρηση του μήκους κύματος του φωτός για πρώτη φορά. Στο πείραμα του Michelson, το συμβολόμετρο χρησιμοποιήθηκε από τους Michelson και Morley για να δοκιμάσουν την υπόθεση του φωτεινού αιθέρα το 1887.

Σκέδαση ακτίνων Χ μικρής γωνίας συντομογραφία, SAXS - ελαστική σκέδαση ακτινοβολίας ακτίνων Χ σε ανομοιογένειες ύλης, οι διαστάσεις της οποίας υπερβαίνουν σημαντικά το μήκος κύματος ακτινοβολίας, το οποίο είναι λ = 0,1–1 nm. οι κατευθύνσεις των σκεδαζόμενων ακτίνων αποκλίνουν ελάχιστα (κατά μικρές γωνίες) από την κατεύθυνση της προσπίπτουσας δέσμης.

Η οπτική ακτίνων Χ είναι ένας κλάδος της εφαρμοσμένης οπτικής που μελετά τις διαδικασίες διάδοσης των ακτίνων Χ σε μέσα, καθώς και την ανάπτυξη στοιχείων για συσκευές ακτίνων Χ. Η οπτική ακτίνων Χ, σε αντίθεση με τη συμβατική οπτική, θεωρεί τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα στην περιοχή μήκους κύματος των ακτίνων Χ 10−4 έως 100 Å (από 10−14 έως 10−8 m) και την ακτινοβολία γάμμα

Ο γεωμετρικός παράγοντας (επίσης étendue, από το γαλλικό étendue géométrique) είναι ένα φυσικό μέγεθος που χαρακτηρίζει πόσο «διαστέλλεται» το φως σε ένα οπτικό σύστημα σε μέγεθος και κατεύθυνση. Αυτή η τιμή αντιστοιχεί στην παράμετρο ποιότητας δέσμης (BPP) στη φυσική της Gaussian beam.

Ο καθρέφτης ακτίνων Χ είναι μια οπτική συσκευή που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της ακτινοβολίας ακτίνων Χ (αντανάκλαση ακτίνων Χ, εστίαση και σκέδαση). Επί του παρόντος, η τεχνολογία καθιστά δυνατή τη δημιουργία κατόπτρων ακτίνων Χ και ακραίων εξαρτημάτων UV με μήκη κύματος που κυμαίνονται από 2 έως 45-55 νανόμετρα. Ένας καθρέφτης ακτίνων Χ αποτελείται από πολλά στρώματα ειδικών υλικών (έως και αρκετές εκατοντάδες στρώσεις).

Το πλέγμα περίθλασης είναι μια οπτική συσκευή της οποίας η λειτουργία βασίζεται στη χρήση του φαινομένου της περίθλασης φωτός. Είναι μια συλλογή από ένα μεγάλο αριθμό κτυπημάτων σε τακτά χρονικά διαστήματα (αυλακώσεις, προεξοχές) που εφαρμόζονται σε μια συγκεκριμένη επιφάνεια. Η πρώτη περιγραφή του φαινομένου έγινε από τον James Gregory, ο οποίος χρησιμοποίησε φτερά πουλιών ως πλέγμα.

Το φαινόμενο Sadovsky είναι η εμφάνιση μιας μηχανικής ροπής που δρα σε ένα σώμα που ακτινοβολείται με ελλειπτικά ή κυκλικά πολωμένο φως.

Κάθε αντικείμενο που εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ενέργεια στην ορατή περιοχή του φάσματος. Από τη φύση τους χωρίζονται σε τεχνητά και φυσικά.

Η δυναμική σκέδαση φωτός είναι ένα σύνολο φαινομένων όπως αλλαγές στη συχνότητα (μετατόπιση Doppler), την ένταση και την κατεύθυνση του φωτός που διέρχεται από ένα μέσο κινούμενων (Brownian) σωματιδίων.

Το φως είναι ένα από τα αποτελέσματα της αυτενέργειας του φωτός, που συνίσταται στη συγκέντρωση της ενέργειας μιας δέσμης φωτός σε ένα μη γραμμικό μέσο, ​​ο δείκτης διάθλασης του οποίου αυξάνεται με την αύξηση της έντασης του φωτός. Το φαινόμενο της αυτοσυγκέντρωσης προβλέφθηκε από τον σοβιετικό θεωρητικό φυσικό G. A. Askaryan το 1961 και παρατηρήθηκε για πρώτη φορά από τους N. F. Pilipetsky και A. R. Rustamov το 1965. Τα θεμέλια μιας μαθηματικά αυστηρής περιγραφής της θεωρίας τέθηκαν από τον V. I. Talanov.

Ένα μικροσκόπιο λέιζερ δύο φωτονίων είναι ένα μικροσκόπιο λέιζερ που σας επιτρέπει να παρατηρήσετε ζωντανό ιστό σε βάθος μεγαλύτερο από ένα χιλιοστό χρησιμοποιώντας το φαινόμενο του φθορισμού. Ένα μικροσκόπιο δύο φωτονίων είναι ένας τύπος μικροσκοπίου φθορισμού πολλαπλών φωτονίων. Τα πλεονεκτήματά του σε σχέση με ένα ομοεστιακό μικροσκόπιο είναι η μεγαλύτερη διεισδυτική ισχύς και ο χαμηλός βαθμός φωτοτοξικότητας.

Η υπέρυθρη ακτινοβολία είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που καταλαμβάνει τη φασματική περιοχή μεταξύ του κόκκινου άκρου του ορατού φωτός (με μήκος κύματος λ = 0,74 μm και συχνότητα 430 THz) και της εκπομπής ραδιοκυμάτων μικροκυμάτων (λ ~ 1-2 mm, συχνότητα 300 GHz).

Η διπλή διάθλαση ή διπλή διάθλαση είναι η επίδραση του διαχωρισμού μιας δέσμης φωτός σε δύο συστατικά σε ανισότροπα μέσα. Εάν μια ακτίνα φωτός πέσει κάθετα στην επιφάνεια του κρυστάλλου, τότε σε αυτή την επιφάνεια χωρίζεται σε δύο ακτίνες. Η πρώτη ακτίνα συνεχίζει να διαδίδεται ευθεία και ονομάζεται συνηθισμένη (ο - συνηθισμένη), ενώ η δεύτερη ακτίνα αποκλίνει στο πλάι και ονομάζεται έκτακτη (e - έκτακτη).

Φαινόμενο Vavilov-Cherenkov, φαινόμενο Cherenkov, Ακτινοβολία Vavilov-Cherenkov, Ακτινοβολία Cherenkov - λάμψη που προκαλείται σε ένα διαφανές μέσο από ένα φορτισμένο σωματίδιο που κινείται με ταχύτητα που υπερβαίνει την ταχύτητα φάσης του φωτός σε αυτό το μέσο.

Ηλεκτρομαγνητικά κύματα / ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία - μια διαταραχή (αλλαγή κατάστασης) ενός ηλεκτρομαγνητικού πεδίου που διαδίδεται στο διάστημα Μεταξύ των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων που δημιουργούνται από ηλεκτρικά φορτία και την κίνησή τους, είναι συνηθισμένο να ταξινομείται ως ακτινοβολία εκείνο το μέρος των εναλλασσόμενων ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. διαδίδεται πιο μακριά από τις πηγές του - κινούμενα φορτία, που εξασθενούν πιο αργά με την απόσταση.

Η φασματική γραμμή απορρόφησης ή σκοτεινή φασματική γραμμή είναι ένα χαρακτηριστικό του φάσματος που συνίσταται στη μείωση της έντασης της ακτινοβολίας κοντά σε μια συγκεκριμένη ενέργεια.

Το μικροσκόπιο (αρχαία ελληνικά μικρός «μικρό» + σκοπέω «κοιτάω») είναι μια συσκευή σχεδιασμένη για τη λήψη μεγεθυμένων εικόνων, καθώς και τη μέτρηση αντικειμένων ή δομικών λεπτομερειών που είναι αόρατα ή δύσκολα ορατά με γυμνό μάτι.

Η ορατή ακτινοβολία είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα που γίνονται αντιληπτά από το ανθρώπινο μάτι. Η ευαισθησία του ανθρώπινου ματιού στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία εξαρτάται από το μήκος κύματος (συχνότητα) της ακτινοβολίας, με τη μέγιστη ευαισθησία να εμφανίζεται στα 555 nm (540 THz), στο πράσινο τμήμα του φάσματος. Δεδομένου ότι η ευαισθησία σταδιακά μειώνεται στο μηδέν καθώς απομακρύνεται κανείς από το μέγιστο σημείο, είναι αδύνατο να υποδειχθούν τα ακριβή όρια του φασματικού εύρους της ορατής ακτινοβολίας. Συνήθως το όριο βραχέων κυμάτων λαμβάνεται...

Το φασματόμετρο Fourier είναι ένα οπτικό όργανο που χρησιμοποιείται για την ποσοτική και ποιοτική ανάλυση της περιεκτικότητας σε ουσίες σε ένα δείγμα αερίου.

Η ανακλαστικότητα των πετρωμάτων εξαρτάται από την ορυκτολογική σύνθεση, τη σύσταση του υλικού, τη γενετική φύση και, κατά συνέπεια, είναι το διαγνωστικό τους χαρακτηριστικό για το DMI.

Αυτή η εικόνα του νησιού Bathurst στον Καναδά τραβήχτηκε από το RADARSAT στις 21 Μαρτίου 1996. Το πιο εντυπωσιακό χαρακτηριστικό σε αυτές τις εικόνες είναι η εντυπωσιακή εμφάνιση των γεωλογικών χαρακτηριστικών σε αυτές. Το σκοτεινό σημείο στο κέντρο της εικόνας (Α) είναι ο κόλπος Bracebridge, ο οποίος συνορεύει με τον Αρκτικό Ωκεανό στα δυτικά της εν λόγω περιοχής. Από αυτόν τον κόλπο εκτείνεται μια φαρδιά κοιλάδα προς τα ανατολικά, που ονομάζεται Πέρασμα της Πολικής Αρκούδας.

Η γεωλογία του νησιού Bathurst χαρακτηρίζεται από τα αξιοσημείωτα ελικοειδή φαράγγια του. Τα κορυφαία λίγα χιλιόμετρα βράχων πολλαπλών επιπέδων παραμορφώνονται σε μια σειρά από κοιλότητες που είναι καθαρά ορατές στην εικόνα RADARSAT.

Τα ανοιχτά χρώματα σε αυτήν την εικόνα (C) αντιπροσωπεύουν κοιτάσματα ασβεστόλιθου και τα σκούρα χρώματα (Β) αντιπροσωπεύουν κοιτάσματα βράχου. Τα όρια μεταξύ αυτών των δύο περιβαλλόντων καθορίζονται με ακρίβεια και εύκολα από την εικόνα.

Μεταξύ των πρώτων έργων που παρουσίασαν τη φασματική φωτεινότητα των επιφανειών των βράχων και απέδειξαν τη σημασία των δειγματοληπτικών μετρήσεών τους για την ερμηνεία των αεροφωτογραφιών ήταν η δημοσίευση των Ray and Fisher. Βασισμένοι σε πειράματα, βρήκαν ότι οι διαφορές λιθοφανειών μεταξύ των πετρωμάτων μιας συγκεκριμένης περιοχής τοπίου δεν είναι πάντα αντίθετες και επομένως δεν μπορούν πάντα να επαναπροσδιοριστούν με σιγουριά σε μια αεροφωτογραφία που τραβήχτηκε σε κανονικό ασπρόμαυρο παχρωματικό φιλμ. Αυτοί οι ερευνητές έψαχναν για τεχνικές τοπογραφίας και επεξεργασίας που θα έκαναν καλύτερη χρήση της ανακλαστικότητας και της απορροφητικότητας διαφορετικών τύπων πετρωμάτων και έτσι θα λάμβαναν δευτερεύοντα δεδομένα ενισχυμένης αντίθεσης για ορισμένες ποικιλίες βράχου σε ασπρόμαυρες αεροφωτογραφίες. Ο Ray και ο Fisher έψαχναν για ένα φασματικό κανάλι, αντίστοιχα ένα εύρος μηκών κύματος, στο οποίο η ανακλαστικότητα ορισμένων ποικιλιών πετρωμάτων θα ήταν πιο διαφορετική. Χρησιμοποιώντας ένα χρωματόμετρο, εξέτασαν την ανάκλαση των ξεπερασμένων και φρέσκων δειγμάτων σχιστόλιθου, ασβεστόλιθου και ψαμμίτη από το Νέο Μεξικό. Καθόρισαν πώς αλλάζει η ανακλαστικότητα μιας μεμονωμένης επιφάνειας βράχου και με βάση αυτά τα δεδομένα σχεδίασαν την ανάκλαση σε όλο το φάσμα. Το σχήμα και η θέση της καμπύλης πάνω της δείχνουν πόσο τοις εκατό της ενέργειας της φωτεινής ροής αντανακλάται από την επιφάνεια του βράχου σε ένα συγκεκριμένο εύρος μήκους κύματος (Εικ. 6 και 7).

Ρύζι. 6. Φασματική ανάκλαση τεσσάρων τύπων πετρωμάτων: ανοιχτό καφέ ψαμμίτη (A), γκρίζος ασβεστόλιθος (B), κόκκινος σιλόλιθος (C) και γκρίζος ψαμμίτης (D)

Γενικά, η ανακλαστικότητα των πετρωμάτων που μελετήθηκαν μειώνεται με τη μείωση του μήκους κύματος (Εικ. 6).

Εάν συγκρίνουμε τη θέση των επιμέρους φασματικών καμπυλών αυτού του γραφήματος, μπορούμε να προσδιορίσουμε:

1. περιοχές του φάσματος στις οποίες οι καμπύλες πλησιάζουν η μία την άλλη ή τέμνονται.

2. φασματικές περιοχές ή φασματικές ζώνες στις οποίες η ανακλαστικότητα των πετρωμάτων που μελετήθηκαν είναι σαφώς παρόμοια.

3. φασματικές ζώνες στις οποίες οι καμπύλες ανάκλασης διαφορετικών πετρωμάτων αποκλίνουν σαφώς μεταξύ τους. Σε αυτή τη φασματική ζώνη, οι τύποι πετρωμάτων που μελετήθηκαν αντανακλούν την προσπίπτουσα φωτεινή ροή με τη μεγαλύτερη διαφορά.

Αυτό φαίνεται ακόμα καλύτερα στο Σχ. 7, το οποίο δείχνει τις καμπύλες ανάκλασης του κόκκινου αργιλόλιθου (Α) και του ξεπερασμένου γκρίζου ασβεστόλιθου (Β). Στη φασματική ζώνη των 0,45-0,5 microns, καθώς και στη ζώνη των 0,65-0,7 kmk, η διαφορά στην ανακλαστικότητα και των δύο τύπων πετρωμάτων εκφράζεται ιδιαίτερα καθαρά. Στη ζώνη των 0,45-0,5 μικρών (μπλε) ο ασβεστόλιθος (5) αντανακλά τη ροή φωτός που προσπίπτει πάνω του πολύ πιο ισχυρή από την κόκκινη σιλόπετρα (Α). Αντίθετα, στη ζώνη 0,65-0,7 µm (κόκκινο), η ανάκλαση του κόκκινου σιλόλιθου (Α) είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή του ασβεστόλιθου (Β). Στη ζώνη των 0,575 µm, η ανακλαστικότητα και των δύο πετρωμάτων είναι η ίδια, και εδώ τέμνονται οι φασματικές καμπύλες τους.

Ρύζι. 7. Φασματική ανάκλαση δύο τύπων πετρωμάτων: κόκκινος σιλόλιθος (Α) και ξεπερασμένος γκρίζος ασβεστόλιθος (B (Ray R.G., Fisher W.A., 1960)

Σε αυτό το παράδειγμα αποδεικνύεται ότι: α) η διαφορά στην ανακλαστικότητα δύο τύπων πετρωμάτων σε ένα συγκεκριμένο εύρος μήκους κύματος ή μέρος του φάσματος είναι πιο έντονη από ό,τι σε άλλους. β) ο λόγος της ανακλαστικότητας δύο τύπων πετρωμάτων στην ορατή περιοχή μπορεί να αντιστραφεί. γ) τα φασματικά χαρακτηριστικά διαφόρων πετρωμάτων σε ένα συγκεκριμένο εύρος μήκους κύματος μπορεί να είναι παρόμοια ή πανομοιότυπα.

Από την ανάλυση των γραφημάτων (Εικ. 6) προκύπτει ότι οι διαφορές στην ανακλαστικότητα δύο ή περισσότερων τύπων πετρωμάτων στο ορατό εύρος της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας μπορούν λίγο πολύ να αλλάξουν. Έτσι, στο τμήμα μικρού μήκους κύματος του φάσματος, οι καμπύλες φασματικής φωτεινότητας του ανοιχτού καφέ ψαμμίτη (Α), του γκρίζου ασβεστόλιθου (Β) και του γκρίζου ψαμμίτη (D) είναι κοντά μεταξύ τους. Οι βράχοι με διαφορετικά χρώματα, ορυκτές συνθέσεις και μεγέθη κόκκων έχουν παρόμοια σχήματα καμπύλης φασματικής φωτεινότητας. Από την άλλη πλευρά, αυτές οι τρεις ποικιλίες βράχου αντανακλούν τη φωτεινή ροή που προσπίπτει πάνω τους στο μπλε μέρος του φάσματος πιο έντονα από την κόκκινη σιλόπετρα (C). Στο κόκκινο τμήμα του φάσματος (περίπου 0,65-0,7 μικρά), ο ανοιχτό καφέ ψαμμίτης (Α) αντανακλά τη ροή φωτός που προσπίπτει πάνω του πιο έντονα από τον γκρίζο ασβεστόλιθο (B), τον κόκκινο σιλόλιθο (S) και τον γκρίζο ψαμμίτη (D), που σε αυτό το τμήμα του φάσματος εντοπίζονται παρόμοια φασματικά χαρακτηριστικά.

Εάν, για τη φωτογράφηση μιας περιοχής με εξάρσεις βράχων των τύπων Α και Β, χρησιμοποιήθηκε ένας συνδυασμός φίλτρου-υμενίου, στον οποίο ακτίνες συγκεκριμένου χρώματος θα έπεφταν μέσω του φίλτρου πάνω στο φιλμ, δηλ. μήκη κύματος, για παράδειγμα, μπλε (0,4-0,5 μm) ή κόκκινο (0,6-0,7 μm), τότε θα περίμενε κανείς ότι σε μια τέτοια φασματοζωνική (στενοζωνική) φωτογραφία τα κόκκινα θα ξεχώριζαν με έντονες αντιθέσεις στις αποχρώσεις των γκρίζων λασπόπετρων (Α) και γκρίζοι ασβεστόλιθοι (Β). Σε μια τέτοια εικόνα, που τραβήχτηκε στην μπλε ζώνη του φάσματος, οι σκούρο γκρι ασβεστόλιθοι θα ξεχώριζαν ως πιο ανοιχτόχρωμες αποχρώσεις και οι κόκκινες λασπόπετρες ως πιο σκούρες αποχρώσεις. Σε μια αεροφωτογραφία που τραβήχτηκε στην κόκκινη ζώνη του φάσματος, οι φωτοτόνοι θα άλλαζαν προς το αντίθετο, αλλά το μέγεθος της αντίθεσης μεταξύ τους θα παρέμενε το ίδιο.

Εάν μια περιοχή με τέσσερις αναγνωρισμένους τύπους πετρωμάτων (Εικ. 6) φωτογραφηθεί στις ακτίνες της μπλε ζώνης του φάσματος, τότε στην αεροφωτογραφία προεξοχές πετρωμάτων τύπου C θα ξεχωρίσουν ως η πιο σκούρα απόχρωση του γκρι μεταξύ των ανοιχτότερων αποχρώσεις που αντιστοιχούν σε πιο έντονα ανακλαστικές εξάρσεις πετρωμάτων άλλων τύπων (Α, Β και Δ). Εάν ο συνδυασμός φίλτρου-μεμβράνης είναι κατάλληλος για τη μετάδοση κόκκινων ακτίνων, σε μια εικόνα στενής ζώνης, οι προεξοχές πετρωμάτων τύπου Α θα ξεχωρίζουν στους πιο ανοιχτόχρωμους τόνους ανάμεσα στις πιο σκούρες εξάρσεις πετρωμάτων τύπου Β ή C/D αυτή τη φορά. Με βάση αυτές τις πληροφορίες και χρησιμοποιώντας κατάλληλους συνδυασμούς φίλτρου-φιλμ, οι Ray και Fisher πέτυχαν τις εικόνες υψηλότερης αντίθεσης διαφορετικών τύπων πετρωμάτων σε αεροφωτογραφίες. Η έρευνά τους έδειξε, πρώτα απ 'όλα, πόσο σημαντική είναι η τεχνολογία της τοπογραφίας, το φασματικό εύρος στο οποίο ερευνάται το έδαφος και το οποίο καθορίζεται από τα φασματικά χαρακτηριστικά (κάθε φορά τα δικά τους) υλικών ή περιβαλλόντων - επιφάνειες φυσικού και ανθρώπου. -κατασκεύασε αντικείμενα έρευνας. Η ερευνητική μεθοδολογία και η χρήση πειραματικών δεδομένων που χρησιμοποίησαν οι Rey και Fisher έθεσαν τα θεμέλια για την ανάπτυξη που ξεκίνησε αρκετά χρόνια αργότερα στην ανάπτυξη τεχνικών πολυφασματικής τοπογραφίας και επεξεργασίας δεδομένων τηλεπισκόπησης.

Για να επιλέξετε το βέλτιστο φασματικό κανάλι ή το εύρος λήψης και να λάβετε τη βέλτιστη εικόνα κατά την επεξεργασία δεδομένων τηλεπισκόπησης, είναι πρώτα απαραίτητο να γνωρίζετε την ανακλαστικότητα και τις ικανότητες απορρόφησης των υλικών που ενδιαφέρουν (αντικείμενα έρευνας) στο αναμενόμενο εύρος μήκους κύματος. Το 1960-1970 Η μελέτη αυτών των μοτίβων περιελάμβανε μετρήσεις της ανακλαστικότητας (albedo) των πιο σημαντικών ορυκτών και πετρωμάτων σε εργαστήρια, στο έδαφος, καθώς και από αεροσκάφη και δορυφόρους. Η έρευνα αρχικά περιορίστηκε σε μετρήσεις στο ορατό και στο εγγύς υπέρυθρο φάσμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Αργότερα, άρχισαν να μελετούν τη φασματική φωτεινότητα ορυκτών και πετρωμάτων στο εύρος μεσαίου IR, καθώς και την εκπομπή τους (ή τους συντελεστές θερμικής εκπομπής) στη θερμοκρασία ή τη θερμική περιοχή της υπέρυθρης ακτινοβολίας.

Η ανακλαστικότητα των πιο σημαντικών ορυκτών και πετρωμάτων στο ορατό και κοντά στο υπέρυθρο φάσμα στο εργαστήριο μελετήθηκε εκτενώς από τον Hunt και τους συνεργάτες του. Τα αποτελέσματα της έρευνάς τους χρησίμευσαν ως η πιο σημαντική βάση για όλες τις μετέπειτα μετρήσεις των φασματικών χαρακτηριστικών των πετρωμάτων.

Υπό φυσικές συνθήκες, η ανακλαστικότητα, ή albedo, των φυσικών επιφανειών καθορίζεται από την επίδραση ενός αριθμού μεταβλητών που εξαρτώνται μόνο εν μέρει από το υλικό της επιφάνειας και εν μέρει σχετίζονται με την επίδραση του περιβάλλοντος. Πιο συγκεκριμένα, μια σύγκριση εργαστηριακών και δεδομένων μετρήσεων πεδίου έδειξε ότι η φασματική φωτεινότητα των ίδιων τύπων πετρωμάτων ποικίλλει ανάλογα με το μέγεθος του παραθύρου ή της σχισμής του φασματόμετρου ή του ραδιομέτρου, δηλ. πεδίο μέτρησης στο οποίο προσδιορίζεται ο συντελεστής φασματικής φωτεινότητας ενός αντικειμένου. Εάν οι εργαστηριακές μετρήσεις καλύπτουν μια περιοχή αρκετών τετραγωνικών χιλιοστών, τότε για ένα φασματόμετρο πεδίου ή ραδιόμετρο το πεδίο μέτρησης μπορεί να ποικίλλει από τετραγωνικά δεκατόμετρα σε τετραγωνικά μέτρα, κάτι που εξαρτάται από τα τεχνικά δεδομένα της συσκευής και την τεχνική μέτρησης. Ο πολυφασματικός σαρωτής που είναι εγκατεστημένος στον δορυφόρο Landsat καλύπτει μια ελάχιστη περιοχή περίπου 6000 τετραγωνικών μέτρων. Επιπλέον, οι επιφάνειες των δειγμάτων που μετρήθηκαν στο εργαστήριο είναι ομοιογενείς. Οι φυσικές επιφάνειες που εμπίπτουν στο πεδίο μέτρησης ενός φασματόμετρου, ραδιομέτρου ή σαρωτή που είναι εγκατεστημένο σε αεροσκάφος ή δορυφόρο είναι σχεδόν πάντα ετερογενείς, ανομοιογενείς, λόγω πιθανών διαφορών στη δομή της επιφάνειας, διακυμάνσεις στη σύνθεση ορυκτών κ.λπ. Έχει αποδειχθεί ότι με αλλαγές Η περιεκτικότητα σε σιδηρούχα ορυκτά μπορεί να αλλάξει τη φασματική φωτεινότητα της επιφάνειας του βράχου, καθώς αλλάζει ο σχηματισμός του εδάφους, ο τύπος και η σύνθεση της βλάστησης σε αυτήν. Οι φασματικές φωτεινότητες των επιφανειών των βράχων, που ελήφθησαν σε διαφορετικούς χρόνους, σε διαφορετικές περιοχές και χρησιμοποιώντας διαφορετικά συστήματα μέτρησης και έρευνας, ανάλογα με τον σκοπό των ερευνών, είναι απίθανο να συγκριθούν άμεσα και να αντιπαραβληθούν μεταξύ τους. Παρόλα αυτά, τα υπάρχοντα δεδομένα από προηγούμενες φασματικές μετρήσεις δείχνουν ότι οι σχετικές διαφορές στην ικανότητα ανακλαστικότητας, απορρόφησης και εκπομπής των πιο σημαντικών τύπων πετρωμάτων μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μελέτες τοπίου και στη σύνταξη θεματικών χαρτών.

Αποτελέσματα ορισμένων θεμελιωδών μελετών των φασματικών χαρακτηριστικών ορυκτών και πετρωμάτων.

Ο Watson διεξήγαγε μια μελέτη τεσσάρων τύπων βράχων σε μια από τις κοιλάδες της πολιτείας. Οκλαχόμα σε συνθήκες εργαστηρίου και πεδίου. Επέλεξε φρέσκα θρυμματισμένα δείγματα χαλαζιακού ψαμμίτη και γρανίτη, δείγματα ξεπερασμένου ασβεστόλιθου, γρανίτη και δολομίτη, καθώς και γρανίτες επικαλυμμένους με λειχήνες. Κάθε φορά, μετρήθηκαν οι φασματικές φωτεινότητες πολλών δειγμάτων διαφορετικών τύπων πετρωμάτων. Με βάση τα δεδομένα των μετρήσεων, κατασκευάστηκαν γραφήματα (Εικ. 8α), τα οποία δείχνουν την ανακλαστικότητα των πετρωμάτων (ως ποσοστό σε σχέση με την επιφάνεια αναφοράς, δηλαδή τη λευκή ματ επιφάνεια αναφοράς).

Ρύζι. 8α. Φασματική ανάκλαση φρέσκων και ξεπερασμένων επιφανειών διαφόρων πετρωμάτων. (Φασματική ανάκλαση και φωτομετρικές ιδιότητες επιλεγμένων πετρωμάτων, από τον R. Watson, Remote Sensing of Environment, Τόμος 2, 1972, σελ. 95-100.)

1 – τυπική επιφάνεια. 2 – ψαμμίτη χαλαζία (φρέσκο ​​πελεκημένο). 3 – γρανίτης (φρεσκοκομμένο) 4 – γρανίτης καλυμμένος με πράσινο λειχήνα. 5 – ξεπερασμένος ασβεστόλιθος. 6 – ξεπερασμένος γρανίτης. 7 – ξεπερασμένος δολομίτης.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, στο ορατό τμήμα του φάσματος, οι φρέσκες, μη φθαρμένες επιφάνειες γρανιτών αντανακλούν την ακτινοβολία πιο έντονα από τις επιφάνειες των ίδιων πετρωμάτων, αλλά έχουν ξεπεραστεί ή καλύπτονται με λειχήνες. Οι ξεπερασμένες, τραχιές επιφάνειες είναι λιγότερο ανακλαστικές σε όλα τα εύρη μήκους κύματος.

Στο ορατό εύρος των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, οι επιφάνειες των ξεπερασμένων ασβεστόλιθων αντανακλούν πάντα το μεγαλύτερο μέρος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας πιο έντονα από τις επιφάνειες των ξεπερασμένων δολομιτών (Εικ. 8α). Ο χαλαζιακός ψαμμίτης σε φρέσκο ​​κάταγμα, λόγω της καθαρής και ομοιόμορφης επιφάνειας του, αντανακλά την προσπίπτουσα ροή πολύ πιο έντονα από άλλους τύπους πετρωμάτων (Εικ. 8α).

Ο Watson τονίζει ότι οι συγκρίσεις των τιμών ανάκλασης που μετρώνται στο εργαστήριο και στο πεδίο μπορούν να είναι μόνο προσεγγίσεις. Πρώτα απ 'όλα, ας υπενθυμίσουμε ότι το φασματόμετρο μετρά περιοχές διαφορετικών μεγεθών στο εργαστήριο και στο πεδίο. Για το λόγο αυτό, είναι δυνατές έντονες διαφορές στις μετρούμενες τιμές ανάκλασης. Επιπλέον, η γωνία φωτισμού στο εργαστήριο είναι σταθερή ή ρυθμιζόμενη, αλλά σε φυσικές συνθήκες, στη φύση, η γωνία πρόσπτωσης των ακτίνων του ήλιου αλλάζει ανάλογα με την ώρα της ημέρας και του έτους, γεγονός που οδηγεί σε μεταβλητό φωτισμό του αντικειμένου. Διαφορετικές τιμές φυσικού φωτός αλλάζουν την ένταση της φασματικής ανάκλασης των ίδιων επιφανειών κατά τη διάρκεια της ημέρας και σε διαφορετικές εποχές του χρόνου. Ως εκ τούτου, οι τιμές των φασματικών φωτεινοτήτων που λαμβάνονται σε διαφορετικούς χρόνους από μετρήσεις στο έδαφος ή ως αποτέλεσμα πτήσεων των περιοχών δοκιμής δεν είναι συγκρίσιμες ή υπό όρους συγκρίσιμες μεταξύ τους.

Έτσι, δευτερογενείς γεωλογικές διεργασίες (υδροθερμικές αλλαγές σε πετρώματα, καιρικές συνθήκες, κ.λπ.), που μπορεί να σχετίζονται με το σχηματισμό κοιτασμάτων ορυκτών ή την ανάπτυξη σύγχρονων φαινομένων που περιπλέκουν τη γεωοικολογική κατάσταση (περιοχές δυσμενείς για την κατασκευή τεχνικών κατασκευών, κ.λπ.), αλλάζουν σημαντικά τα φασματικά χαρακτηριστικά των πετρωμάτων

Χρησιμοποιείται ευρέως στο DMI. Τα φασματικά χαρακτηριστικά των πετρωμάτων αλλάζουν ιδιαίτερα έντονα με την ανάπτυξη αργιλώδους μαρμαρυγίας, ορυκτών που περιέχουν ανθρακικά και υδροξυλικά και υδροξείδια σιδήρου.

Υπάρχουν πολυάριθμα θετικά παραδείγματα (πρώην ΕΣΣΔ, ΗΠΑ, Γαλλία κ.λπ.) της χρήσης του DMI σε εκδόσεις του αέρα και του διαστήματος ως άμεσες μέθοδοι αναζήτησης κοιτασμάτων χαλκού, ουρανίου, χρυσού και άλλων ορυκτών.

Μια άλλη σύγκριση της ανακλαστικότητας των ξεπερασμένων και των νωπών επιφανειών βράχου: ρυόλιθος, βασάλτης και τούφος (Εικ. 8β) υποδεικνύει μείωση της τιμής ανάκλασης στις ξεπερασμένες επιφάνειες. Όπως φαίνεται από το γράφημα, το σχήμα των χαρακτηριστικών καμπυλών παραμένει σχεδόν αμετάβλητο, γεγονός που μπορεί να εξηγηθεί από τη σταθερότητα των φασματικών χαρακτηριστικών ορισμένων τύπων πετρωμάτων.

Ρύζι. 8β. Φασματική ανάκλαση φρέσκων και αποξηραμένων επιφανειών βράχου χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ρυόλιθου (R), βασάλτη και τουφ. (Η προσέγγιση πολλαπλών ζωνών στη γεωλογική χαρτογράφηση από δορυφόρους σε τροχιά: είναι περιττή ή ζωτική; από τον R.J. Lyon, Remote Sensing of Environment, Τόμος 1, 1970, σελ. 237-244.

Α – ρυόλιθος; Β – υδροθερμικά αλλοιωμένος βασάλτης. VT – τούφα με αμέθυστο. ευρετήριο W αποξηραμένα δείγματα.

Ας εξετάσουμε τώρα την ποσοτική εξάρτηση της φασματικής φωτεινότητας των επιφανειών διαφορετικών τύπων πετρωμάτων από την πυκνότητα της βλάστησης που τις καλύπτει. Αυτές οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν επιτόπου με φασματόμετρο με εύρος μέτρησης πλάτους 0,45 έως 2,4 μm, δηλαδή από ορατή έως μέση υπέρυθρη (ανακλώμενη) ακτινοβολία, από ύψος περίπου 1,3 m με περιοχή μέτρησης περίπου 200 cm2. Τα αντικείμενα που επιλέχθηκαν ήταν οι επιφάνειες από ανδεσίτη, βασάλτη, ρυόλιθο, λάβα (κόκκινο-πορτοκαλί), χαλαζία, τραχυανδεσίτη (λατίτης), ασβεστόλιθος, κόκκινος σχιστόλιθος, λιμονιωμένα και αργιλικά μπάζα και χώμα, πυριτιωμένος ασβεστόλιθος και μαρμαροποιημένος δολομίτης με λιμονίτη. Οι επιφάνειες κάθε τύπου βράχου ήταν καλυμμένες με ένα ετερογενές κάλυμμα από πράσινα λιβάδια και σπόρους πεύκου, καθώς και θάμνους από αρκούδα και μαραμένο φασκόμηλο.

Η επίδραση της πυκνότητας φυτικής κάλυψης στη φασματική ανάκλαση του ανδεσίτου, του ασβεστόλιθου και των αλουμινολιμονοποιημένων ξεπερασμένων εδαφών φαίνεται στο Σχήμα. 10. Αυτά τα γραφήματα συγκρίνουν τη φωτεινότητα των επιφανειών των βράχων που δεν καλύπτονται από φυτά και τις κατάφυτες επιφάνειες πετρωμάτων (η πυκνότητα βλάστησης στο πεδίο μέτρησης του φασματόμετρου εκφράζεται ως ποσοστό). Όπως αναμενόταν, η επίδραση της βλάστησης στο φάσμα της ανακλώμενης ενεργειακής ροής είναι ξεκάθαρα έντονη μόνο για πετρώματα με ασήμαντο άλμπεντο. Ήδη στο 10% των λιβαδιών, τα φασματικά χαρακτηριστικά του ανδεσίτου και του ασβεστόλιθου καλύπτονται από το φασματικό σήμα της βλάστησης λιβαδιών (Εικ. 10, α). Ακόμη και με μικρή κάλυψη βλάστησης, η αναγνώριση των φασματικών σημάτων αυτών των δύο τύπων πετρωμάτων ήταν δύσκολη.

Ρύζι. 3.5. Η επίδραση της βλάστησης διαφορετικών τύπων και διαφορετικών πυκνοτήτων στη φασματική φωτεινότητα του ανδεσίτου, του ασβεστόλιθου και του λιμονιωμένου αργιλώδους εδάφους με θραύσματα ξεπερασμένου βράχου (έδαφος στον φλοιό που ξεπερνά τις καιρικές συνθήκες): α - χόρτα λιβαδιών. β - πυκνά βατόμουρα. γ - αλσύλλια αποξηραμένου φασκόμηλου. Η πυκνότητα της βλάστησης εμφανίζεται ως ποσοστό σε κάθε γράφημα (Kronberg, 1988)

Η αποσύνθεση ή η αποσύνθεση της βλάστησης παρέχει ελάχιστη ή καθόλου επίδραση κάλυψης για τα φασματικά σήματα του υποκείμενου υποστρώματος. Αυτό είναι προφανές από τη σύγκριση των δύο ομάδων γραφημάτων που εξετάστηκαν (βλ. Εικ. 10, α, β). Ακόμη και με πυκνότητα κάλυψης περίπου 60%, διατηρούνται τα φασματικά χαρακτηριστικά του υποκείμενου εδάφους. Φυσικά, με την αύξηση της πυκνότητας της βλάστησης, μειώνεται το αλβέντο του ασβεστόλιθου και του λιμονιτοποιημένου αλουμινίου εδάφους.

Η ξηρή και μαραζόμενη βλάστηση αλλάζει ελάχιστα τη φύση του φάσματος των πετρωμάτων και των εδαφών. Μειώνει μόνο την τιμή albedo.

Έτσι, η παρουσία (ποσοστό κατανομής), η φύση (ζωντανή, ξηρή) και το είδος της βλάστησης (είδος) έχουν διαφορετικές επιπτώσεις στα φασματικά χαρακτηριστικά των πετρωμάτων. Η επίδραση σε πετρώματα που χαρακτηρίζονται από χαμηλό αλβέντο είναι ιδιαίτερα έντονη: ανδεσίτες, ασβεστόλιθοι, άργιλοι και προϊόντα καταστροφής τους.

Η μελέτη των φασματικών χαρακτηριστικών των φυσικών αντικειμένων συνέβαλε στην επιλογή των δύο βέλτιστων διαστημάτων μήκους κύματος: 1,2-1,3 και 1,6-2,2 microns, στα οποία είναι δυνατή η αναζήτηση ανοργανοποίησης από πορφυρίτη χαλκού σε αναλλοίωτα διεισδυτικά, ηφαιστειακά και ιζηματογενή πετρώματα σε δευτερογενείς ζώνες ορυκτά και πετρώματα που σχηματίστηκαν ως αποτέλεσμα υδροθερμικής αλλοίωσης.

Ως αποτέλεσμα εργαστηριακών μετρήσεων, διαπιστώθηκε ότι ορισμένα ορυκτά που εμφανίζονται σε ζώνες υδροθερμικά αλλοιωμένων πετρωμάτων κοντά σε κοιτάσματα, για παράδειγμα, μεταλλεύματα χαλκού πορφυρίτη, έχουν συγκεκριμένες φασματικές υπογραφές, ειδικά στην περιοχή μήκους κύματος 2,1-2,4 microns. Αυτά τα χαρακτηριστικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τηλεπισκόπηση. Έτσι, ο καολινίτης, ο μοντμοριλλονίτης, ο αλουνίτης και ο ασβεστίτης αναγνωρίζονται από τις χαρακτηριστικές στενές και ευρείες ζώνες απορρόφησης ενέργειας στο εύρος του μέσου υπέρυθρου (Εικ. 12). Με βάση την υπόθεση ότι χρησιμοποιώντας ένα ραδιόμετρο δέκα καναλιών με εύρος μέτρησης 0,5-2,3 microns θα είναι δυνατό να βρεθούν τουλάχιστον καολίνη ή ανθρακικά πετρώματα με βάση τα φασματικά χαρακτηριστικά τους, πραγματοποιήθηκαν πειραματικές έρευνες από το Διαστημικό Λεωφορείο Columbia. Μαζί με τις μετρήσεις σε συγκεκριμένες στενές φασματικές ζώνες, έχουν προταθεί μετρήσεις σε συγκεκριμένο συνδυασμό ζωνών ή καναλιών για να αποδειχθεί η ικανότητα προσδιορισμού των ορυκτών που μας ενδιαφέρουν. Η έρευνα που διεξήχθη στο χώρο δοκιμών απέδειξε την αποτελεσματικότητα του προτεινόμενου συνδυασμού δύο καναλιών. 1,6 και 2,2 μικρά. Το πρώτο από αυτά είναι πολύ σημαντικό για την ανίχνευση υδροξυλομάδων σε ορυκτά τυπικά υδροθερμικά αλλοιωμένων ζωνών κοιτασμάτων. Σύμφωνα με τις μετρήσεις που έγιναν και στα δύο αυτά κανάλια, ήταν δυνατό να γίνει διάκριση μεταξύ λιμονιτοποιημένων, υδροθερμικά αλλοιωμένων πετρωμάτων και πυριγενών πετρωμάτων, στις περισσότερες περιπτώσεις και με λιμονίτη, ο οποίος σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της οξείδωσης ορυκτών σιδήρου-μαγνήσιου και της κρυστάλλωσης του ποτήρι. Επιπλέον, βρέθηκαν πολύ λευκασμένα υδροθερμικά αλλοιωμένα πετρώματα χωρίς λιμονίτη εάν περιείχαν ορυκτά με την ομάδα υδροξυλίου OH-.

Ρύζι. 12. Φασματική ανάκλαση ορισμένων ορυκτών που βρίσκονται σε περιοχές υδροθερμικής αλλοίωσης σε πετρώματα (σύμφωνα με εργαστηριακές μετρήσεις). Για τον προσδιορισμό των ορυκτών, η θέση των ζωνών φασματικής απορρόφησης αποδείχθηκε σημαντική: 1 – καολινίτης; 2 – μοντμοριλλονίτης; 3 – αλουνίτης; 4 – ασβεστίτης.

Η χρήση της εμβέλειας μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας κατέστη δυνατή μόνο τα τελευταία χρόνια χάρη στην ανάπτυξη δεκτών που επιτρέπουν την πραγματοποίηση αυτών των μετρήσεων. Τα θεματικά διαγράμματα εικόνας λαμβάνονται από τον πολυφασματικό σαρωτή του δορυφόρου Landsat-4, ο οποίος διαθέτει ειδικό κανάλι 2,2 μm σχεδιασμένο για τη χαρτογράφηση λιθοπροσωπείων ή ορυκτών φαινομένων.

Με βάση τα αποτελέσματα ενός από τα πειράματα που διεξήχθησαν για την επίλυση γεωλογικών προβλημάτων χρησιμοποιώντας απομακρυσμένες μεθόδους, συνήχθη το συμπέρασμα ότι η φασματομετρία είναι αποτελεσματική στις ακόλουθες φασματικές ζώνες: 1.18-1.3; 4,0-4,75; 0,46-0,50; 1,52-1,73; 2,10-2,36 μικρά. Αυτό το συμπέρασμα βασίζεται στα αποτελέσματα της επεξεργασίας δεδομένων από έναν χώρο δοκιμών ανά μονάδα. Γιούτα. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν με πολυφασματικό σαρωτή κατά την πτήση πάνω από το έδαφος της τοποθεσίας με εκτεθειμένες εξάρσεις πετρωμάτων των κύριων τύπων - ιζηματογενών και διεισδυτικών, καθώς και με ζώνες δευτερογενών υδροθερμικών αλλοιώσεων τους. Το μέγεθος του πεδίου μέτρησης πάνω από την επιφάνεια του πετρώματος που μελετήθηκε ήταν περίπου 0,24 km2. Για όλους τους τύπους πετρωμάτων πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις σε 15 κανάλια με μεσοδιάστημα μεταξύ τους 0,34-0,75 μm. Χρησιμοποιώντας διακριτική ανάλυση, εντοπίστηκαν περιοχές που ερευνήθηκαν συχνότερα σε όλες τις ποικιλίες πετρωμάτων, με βέλτιστη αντίθεση συγκεκριμένων ποικιλιών πετρωμάτων σε σχέση με άλλους τύπους. Η καταγραφή των ζωνών που εντοπίστηκαν προοριζόταν για επανεξέταση και χαρτογράφηση διαφορών λιθοπροσωπείων. Ο πολυφασματικός σαρωτής που χρησιμοποιήθηκε είχε φασματική ανάλυση στο ορατό εύρος 0,04-0,06 μm, στο εύρος σχεδόν IR 0,05-0,26 μm και στη θερμική περιοχή 0,25-0,36 μm. Μόνο ένα από τα φασματικά κανάλια αυτού του σαρωτή λειτουργούσε στην ίδια φασματική περιοχή με τους σαρωτές των πρώτων δορυφόρων Landsat - από 0,4 έως 1,1 μικρά, τα άλλα τέσσερα βέλτιστα κανάλια λειτουργούσαν στην περιοχή μακρών κυμάτων, υπέρυθρης ακτινοβολίας, η σημασία του που τονίστηκε από τα παραπάνω παραδείγματα.

Μελέτες των φασματικών χαρακτηριστικών των αναλλοίωτων και αλλοιωμένων πετρωμάτων κοντά σε κοιτάσματα ουρανίου έχουν δημιουργήσει έναν αριθμό φασματικών ζωνών: 1,25; 0,95; 2.20; 2.15; 1,75; 2.45; 2.10; 1,60; 1,55 και 0,75 microns, μετρήσεις στις οποίες, που πραγματοποιούνται με την καθορισμένη σειρά, είναι πιο αποτελεσματικές για τον διαχωρισμό λιθοπροσωπείων σε περιοχές κοιτασμάτων ουρανίου. Αυτό το παράδειγμα υπογραμμίζει τη σημασία των φασματικών ερευνών σε αυστηρά περιορισμένες στενές ζώνες του φάσματος, στις οποίες οι μέθοδοι τηλεπισκόπησης μπορούν να χρησιμοποιηθούν περισσότερο ή λιγότερο αποτελεσματικά σε εργασίες αναζήτησης και εξερεύνησης.

Η φασματική χαρακτηριστική φωτεινότητα των πετρωμάτων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το μέγεθος του παραθύρου ή της σχισμής του φασματόμετρου ή του ραδιομέτρου, δηλαδή από το πεδίο μέτρησης (όραση). Όσο πιο στενό είναι το πεδίο, όσο υψηλότερες είναι οι αντιθέσεις στη φασματική φωτεινότητα, τόσο καλύτερη είναι η ανάλυση του εδάφους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι μειώνεται η επίδραση της διάσπαρτης ακτινοβολίας.

Χωρική ανάλυση - μια τιμή που χαρακτηρίζει το μέγεθος των μικρότερων αντικειμένων που διακρίνονται στην εικόνα (βρείτε παραδείγματα φωτογραφιών βράχων).

Είναι σημαντικό να εκτελείται DMI σε διαφορετικά μέρη του φάσματος, όπου διαφορετικές ιδιότητες των πετρωμάτων έχουν αντίθετα φασματικά χαρακτηριστικά. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση πολυφασματικών σαρωτών που έχουν φασματική ανάλυση: στο ορατό εύρος - 0,04-0,06 μικρά. στην εγγύς υπέρυθρη περιοχή - 0,05-0,26 μικρά. στη θερμική περιοχή - 0,25-0,36 μικρά. Σε αυτή την περίπτωση, η βολή εκτελείται ταυτόχρονα σε πέντε ή περισσότερα πεδία (παραδείγματα εικόνων).

Δευτερογενής θερμική ακτινοβολία πετρωμάτων (εκπομπή)

Μαζί με τα χαρακτηριστικά της φασματικής ανάκλασης των επιφανειών των βράχων και του εδάφους στις ορατές και εγγύς υπέρυθρες περιοχές, στη δεκαετία του 1960 κάποιοι γεωλόγοι ενδιαφέρθηκαν επίσης για τη δευτερογενή θερμική ακτινοβολία των πετρωμάτων, την οποία ήλπιζαν να χρησιμοποιήσουν στην τηλεπισκόπηση.

Ως αποτέλεσμα της έρευνας που διεξήχθη από τα τέλη της δεκαετίας του '50, διαπιστώθηκε ότι το σχήμα των καμπυλών στα γραφήματα της δευτερογενούς θερμικής ακτινοβολίας των πετρωμάτων σχετίζεται στενά με τη σύνθεση ορυκτών των πετρωμάτων, ότι τα πυριτικά και τα μη πυριτικά πετρώματα μπορούν να διακριθούν από τα φάσματα της δευτερογενούς θερμικής τους ακτινοβολίας στην περιοχή 8-13 μm και ότι, τέλος, πυριτικά πετρώματα διαφορετικής ορυκτής σύστασης μπορούν να διαιρεθούν σύμφωνα με τα ίδια φάσματα. Το σημάδι για την αναγνώριση σε όλες τις περιπτώσεις ήταν η θέση των ελάχιστων στα γραφήματα της δευτερογενούς θερμικής ακτινοβολίας των πετρωμάτων.

Εξετάστε μια ομάδα γραφημάτων δευτερογενούς ενέργειας θερμικής ακτινοβολίας που ελήφθησαν από μετρήσεις μερικών χονδροειδών, φρέσκων, θρυμματισμένων δειγμάτων γρανίτη από τη Νέα Αγγλία. Το χρώμα των μεμονωμένων δειγμάτων ποικίλλει από σκούρο γκρι έως καφέ, ροζ ή γαλαζωπό. Όμως η διαφορά στο χρώμα, σύμφωνα με τους Lyon και Green, δεν επηρεάζει την ένταση της ακτινοβολίας εκπομπού. Η μέτρηση της θέσης της ελάχιστης ενέργειας στις γραφικές παραστάσεις (Εικ. 14) προκαλείται από αλλαγές στη σύνθεση ορυκτών των δειγμάτων (χημική ενότητα) χαλαζιακών γρανιτών (D και E) και αλκαλικών αστροπαθητικών γρανιτών (F). Για σύγκριση, παρουσιάζονται και τα δύο ελάχιστα στο φάσμα εκπομπής του χαλαζία (Q).

Ρύζι. 14. Φασματικές εκπομπές της νωπής επιφάνειας χονδρόκοκκων γρανιτών από τη Νέα Αγγλία. Το Q είναι η ελάχιστη εκπομπή του χαλαζία, για σύγκριση. Τα κάθετα βέλη δείχνουν όπου η εκπομπή ισούται με 1.

Κατ' αρχήν, τα φασματικά χαρακτηριστικά μιας επιφάνειας βράχου ή εδάφους επηρεάζονται από πολλούς παράγοντες, τόσο εξαρτώμενους από τις ιδιότητες της επιφάνειας του αντικειμένου μέτρησης όσο και ανεξάρτητα από αυτούς, αλλά σχετίζονται με το περιβάλλον και την ατμόσφαιρά του. Ωστόσο, για περιοχές στις οποίες μεγάλες περιοχές της επικράτειας στερούνται βλάστησης, για παράδειγμα σε άνυδρες περιοχές, σε ψηλές ορεινές περιοχές κ.λπ., ο σαρωτής θερμικής απεικόνισης καλύπτει μεγάλες περιοχές εκτεθειμένων πετρωμάτων. Εδώ μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τα ελάχιστα στα γραφήματα της δευτερογενούς θερμικής ακτινοβολίας αντικειμένων, που σχετίζονται φυσικά με τη σύνθεση ορυκτών τους, για να ερμηνεύσετε ορισμένες διαφορές λιθοφανειών των πετρωμάτων ή των συμπλεγμάτων τους. Αυτή η υπόθεση αποδείχθηκε κατά τη διάρκεια αεροσκαφών θερμικής σάρωσης: περιοχές εκτεθειμένων πετρωμάτων διαφορετικής σύνθεσης μεταφέρθηκαν με τις πιο αντίθετες αποχρώσεις του γκρι σε δύο περιοχές: 8-9 και 9-11 μικρά. Οι χαμηλότερες τιμές αυτής της αναλογίας βρίσκονται σε πετρώματα ή εδάφη που περιέχουν χαλαζία ή πλαγιόκλαση. Οι υψηλότερες τιμές αυτής της αναλογίας δείχνουν ότι τα πετρώματα ή τα εδάφη είναι φτωχά σε χαλαζία και άστριο. Αλλά το τελευταίο ερώτημα σχετικά με τη βέλτιστη (και την αποτελεσματικότητα) χρήσης αυτών των δύο φασματικών περιοχών για τη μελέτη των χαρακτηριστικών λιθοπροσωπικών περιοχών με βάση δεδομένα θερμικής έρευνας και την επίδραση σε αυτά ατμοσφαιρικών και άλλων παρεμβολών κατά τη διέλευση ενός σήματος σε έναν δέκτη που είναι εγκατεστημένος στο πλοίο ένας αερομεταφορέας - ένα αεροσκάφος ή ένας δορυφόρος - δεν έχει επιλυθεί ακόμη το τρέχον στάδιο της έρευνας.

Τα διαγνωστικά σημάδια των πετρωμάτων είναι, πρώτα απ' όλα, η θέση των ελάχιστων και άλλων χαρακτηριστικών των γραφημάτων, καθώς και η αναλογία φασματικών σημάτων διαφορετικών περιοχών (8-9 και 9-11 μm, Εικ. 3.6).

Ρύζι. 3.6. Φασματική εκπομπή βασαλτών (Α και Β), μονζονίτη χαλαζία (Ε και F) και γρανοδιορίτη (Ι). Τα κάθετα βέλη δείχνουν πού η εκπομπή είναι ίση με 1 και τα οριζόντια βέλη - 0,9. (Ljon, Green, 1975.)

Έτσι, η δυνατότητα ταυτόχρονης διεξαγωγής φασματομετρίας σε πολλές κρίσιμες (χαρακτηριστικές) φασματικές περιοχές, δηλαδή, είναι ζωτικής σημασίας για την εισαγωγή μεθόδων έρευνας με θερμικό σαρωτή στη γεωλογική έρευνα. τη δυνατότητα διεξαγωγής πολυφασματικής θερμικής σάρωσης από αεροσκάφη ή δορυφόρους, καθώς και τη δυνατότητα επεξεργασίας των αποτελεσμάτων της σε υπολογιστή και παρουσίασης των δεδομένων με τη μορφή εικόνων βελτιστοποιημένης αντίθεσης.

Έτσι, η δευτερογενής θερμική ακτινοβολία των πετρωμάτων καθορίζεται από τις φυσικές τους ιδιότητες: - θερμική αγωγιμότητα, πυκνότητα, ειδική θερμοχωρητικότητα, θερμική διάχυση, μεταφορά θερμότητας (αδράνεια θερμοκρασίας). Με τη σειρά τους, αυτές οι ιδιότητες εξαρτώνται από την υλική, την ορυκτολογική και τη χημική σύσταση. Η αναλογία σκουρόχρωμων ορυκτών (σίδηρος-μαγνήσιο) και ανοιχτόχρωμων ορυκτών έχει ιδιαίτερη επιρροή.

Αυτό φαίνεται σε αντίθεση με τη μεταβολή του συντελεστή δευτερογενούς θερμικής ακτινοβολίας (συντελεστής εκπομπής) κατά τη διάρκεια της ημέρας και της νύχτας (Εικ. 2.5). Μερικά αντικείμενα «φαίνονται πιο φωτεινά» κατά τη διάρκεια της ημέρας, άλλα τη νύχτα. Ο χρόνος των γυρισμάτων είναι σημαντικός. Οι ώρες πριν την αυγή και το μεσημέρι είναι οι πιο προτιμητέες.

Θερμοκρασίες επιφανειών διαφόρων υλικών κατά τη διάρκεια της ημέρας (Lowe, 1969). 1 – νερό σε μια λακκούβα. 2 – χαλίκι; 3 – κουρεμένο γκαζόν. 4 – σκυρόδεμα; 5 – γκαζόν; 6 – στέγη του σπιτιού

Η υπολογιστική επεξεργασία των δεδομένων θερμικού σαρωτή και η οπτικοποίησή τους (αποχρώσεις του γκρι ή χρωματική απόχρωση) επιτρέπουν τη λήψη αντίθετων θερμικών εικόνων.

Η φωτογραφία θερμικής σάρωσης πραγματοποιείται, κατά κανόνα, σε πολλές από τις πιο κατατοπιστικές (χαρακτηριστικές) φασματικές περιοχές. Η έρευνα στην υπέρυθρη εμβέλεια πραγματοποιείται συνήθως σε συνδυασμό με τη χρήση της ορατής περιοχής, η οποία καθιστά δυνατό να ληφθεί υπόψη η ισχυρή επίδραση των περιοχών σκιάς (κατά τη διάρκεια της ημέρας) στα αποτελέσματα της φωτογραφίας υπερύθρων.

Η ποσοτική επεξεργασία δεδομένων πολυφασματικών ερευνών, συμπεριλαμβανομένων των θερμικών σαρωτών και των ραδιομέτρων, γίνεται όλο και πιο σημαντική κάθε μέρα. Ήδη τώρα, η τηλεπισκόπηση βασίζεται στα χαρακτηριστικά θερμοκρασίας των εδαφών, των φυτικών κοινοτήτων ή των πετρωμάτων κατά την επίλυση λειτουργικών προβλημάτων περιβαλλοντικής παρακολούθησης. Διαφορετικές θερμικές ιδιότητες των πετρωμάτων (Πίνακας 1α) και διαφορετικοί συντελεστές δευτερογενούς θερμικής ακτινοβολίας ή συντελεστές εκπομπής (Πίνακας 1β) οδηγούν σε διαφορετική θέρμανση κατά τη διάρκεια της ημέρας και ψύξη τη νύχτα, η οποία καθορίζεται από τις αντιθέσεις θερμοκρασίας στην ημερήσια διακύμανση θερμοκρασίας, η οποία χρησιμοποιείται στην τηλεπισκόπηση.

Είναι σημαντικό εδώ να τονιστεί ότι ακόμη και οι πληροφορίες σχετικά με τη σχετική διαφορά στις θερμοκρασίες ακτινοβολίας της επιφάνειας των αντικειμένων μπορεί να είναι καθοριστικές για τη γεωλογική ερμηνεία των εικόνων, καθώς είναι πιθανά πρόσθετα κριτήρια αξιολόγησης που δεν μπορούν να ληφθούν με λήψη στο ορατό εύρος ηλεκτρομαγνητικής κυματιστά.

Πίνακας 1α. Θερμικές ιδιότητες διαφόρων πετρωμάτων και νερού σε θερμοκρασία 20°C.

Συμβουλή