红外大气传输的研究

本书为“红外物理与技术译丛”分册之一，题名《红外大气传输的研究》，由上海市红外物理与技术译丛编辑组编，上海科学技术情报研究所1975年6月第1版第1次印刷，标注“只限国内发行”。据版权页，本书开本787×1092 1/16，印张12，字数300,000，印数1—4,300，定价1.50元，代号151634·241。卷首“前言”说明，最近二十多年国外在红外物理与技术方面有很大发展，首先是为军事需要在保密条件下进行大量研究工作；由于半导体物理学、固体物理学、光学和低温技术的发展，高灵敏红外探测器件、性能优良的红外光学材料以及相干红外辐射源得以实现，促进了红外物理学的发展；目前红外技术已成功应用于军事、工农业生产、医学和科学研究等各个领域，近年来兴起的远红外光谱研究及天体红外观测，必将扩大和深化人们对物质世界的认识。为加速我国红外物理与技术赶超世界先进水平的步伐，编者遵照毛主席“洋为中用”的教导，对近年国外发展进行调查研究，选择有代表性文献分门别类编成数册，作为“红外物理与技术译丛”出版；已拟定分册有红外技术在气象卫星中的应用、红外探测器、红外技术应用、红外仪器与技术、新型红外探测器、红外光学材料、红外大气传输的研究。卷首另有“毛主席语录”两则，分别关于吸收进步的外国文化和中国人民有志气赶上和超过世界先进水平。

据目录，本书收文16篇，依次为：关于红外大气传输的研究（综述）；大气红外辐射吸收研究；大气气体吸收红外辐射的研究；在红外窗口处的大气衰减；由冰雾和水雾引起的红外辐射的衰减和向后散射；在红外波长区空气溶胶对大气衰减的影响；在海平面上通过25公里水平路程的近红外大气吸收；海平面上大气传输的红外测量；降雨、降雪和雾对0.63、3.5和10.6微米波传播的影响；在10.6微米处大气对波传播的影响；大气气体的远红外性质；大气对亚毫米无线电波传播的影响；红外光学通信线路传输的计算；用于红外传输测量的合成大气；用于测量大气红外光谱透射率的双光束记录装置；红外光学的传播研究——方法论研究。正文前20页可见综述及“大气气体吸收的研究”开头。综述指出，地球大气的红外传输特性对红外技术应用和宇宙空间研究极为重要，在研究地球热平衡、目标红外探测、导航、通讯与遥测地球资源等问题时都需要详细的大气传输资料，波长范围从近红外到远红外毫米波段，分辨率从几个或几十个波数到单色激光谱线宽度；红外辐射通过实际大气的传输过程非常复杂，依赖引起吸收的分子类型及其浓度、大气中悬浮微粒的尺寸特性和密度、沿传输路径各点的温度和压强等气象条件，主要受大气分子分立谱线或谱带吸收及重发射、气体分子和远小于辐射波长粒子的瑞利散射损失、气溶胶和大小可与辐射波长相比拟的大气粒子的吸收散射及重发射、大气湍流引起辐射强度起伏相位变化与光斑跳动、湍动涡流散射、大气折射等六种影响；主要吸收气体是CO₂和H₂O，O₃、N₂O、CH₄、CO及其同位素异体也具有永久电偶极矩而产生吸收，N₂和O₂为同核双原子分子，无永久电偶极矩，不存在振动-转动谱带，但O₂有永久磁性偶极矩，在远红外区产生重要吸收；大气分子瑞利散射系数与波长四次方成反比，在红外区比可见光区小得多，通常忽略不计；大气霾或微粒物质引起的吸收和米氏散射是地面观测中很重要现象，也是大气窗口中衰减主要原因之一；大气湍流对红外辐射传播的主要影响包括强度起伏或闪烁、象或光点运动或跳动、象距或焦点位置变动、光束发散、散射、频率漂移和相位畸变等；大气吸收与气溶胶衰减使目标红外辐射强度减弱，湍流、大气辐射与背景散射使信号噪音增大，大大降低接收信号信噪比。综述还述及早期红外大气传输研究多注重大气衰减，其中集中于大气气体分子带吸收研究，实验室和野外进行了大量测量，实验技术和基本理论比较成熟；近十多年激光技术迅速发展，大量红外激光光源可供应用，但现有大气传输数据因光谱分辨率不够高给不出满意结果，近年来广泛开展激光束在大气中传播研究，除大气吸收散射衰减外，还随光学外差接收技术应用大力进行湍流大气中激光束传播特性研究，并开展大功率密度激光束所特有的非线性传输效应研究。“大气气体吸收的研究”部分述气体吸收一般理论，包括单一谱线吸收、洛伦兹线型、多普勒线型、Voight线型，弱线和强线近似，谱带吸收的Elsasser模型、统计模型、随机Elsasser模型、准随机模型，以及谱带模型在计算总吸收时的弱线近似、强线近似、非重迭谱线近似等，并列有谱带吸收各种近似可用范围表；又述大气吸收实验研究，包括野外测量和实验室模拟研究，野外测量以太阳、人造光源及激光器为辐射源，测量辐射通过实际大气不同路程长度后的透射或吸收比，实验室模拟利用高分辨率分光计测定吸收分子结构和谱线形状、积分强度、半宽度随温度压强变化关系，或利用低分辨率分光计测定整个谱带吸收并建立经验公式；正文还列太阳高度从0到90度的等效大气质量表，述太阳光谱中2.80至3.15微米、3.50至3.85微米、3.85至4.20微米、4.19至4.45微米、4.66微米、4.8微米、5.2微米、5.5至6.9微米、7.65至9.0微米、9.60微米、9.75至10.6微米、12.2至13.25微米、13.7微米等区域吸收来源，并述利用激光光源进行高分辨率大气透射测量、合成大气吸收实验室研究、水汽水平路程模拟、斜程模拟、气体分子总吸收测量、CO₂总吸收、H₂O汽总吸收、N₂O总吸收、CO总吸收、CH₄总吸收、O₃总吸收、大气窗口处吸收及8～14微米窗口等内容。本书集中译介国外红外大气传输研究文献，涉及大气气体吸收理论、谱带模型、实验测量方法、大气窗口衰减、气溶胶和雾雨雪影响、激光传输等，对红外技术、大气传输、遥感、气象和军事应用研究具有参考价值。本次仅见前20页，后续内容待补。