Влияние среды распространения на точностные характеристики оптических измерительных системСтраница 2
Формула 3
где J0l, Jll — интенсивности монохроматического излучения до и после прохождения слоя среды, Вт/стерад.
Рисунок 2 Зависимость спектрального коэффициента пропускания чистой атмосферы от длины волны |
Спектральный коэффициент прозрачности среды протяженностью 1 км (удельное пропускание)
Произведение называют оптической толщиной слоя среды, а экспоненциальный множитель в выражении Формула 3
—спектральным коэффициентом пропускания (прозрачности) оптической среды. Зависимость Tal=f(l) для атмосферы имеет селективный характер (Рисунок 2).
Таким образом, выражение Формула 3 принимает следующий вид:
Рассмотрим основные факторы, определяющие величину ослабления (затухания) лазерного излучения в атмосфере Земли. Такими факторами являются селективное молекулярное поглощение и рассеяние, а также селективное рассеяние на частицах (аэрозолях). Как известно, атмосфера Земли представляет собой оптическую среду, состоящую из смеси газов и водяного пара со взвешенными в ней посторонними твердыми и жидкими частицами — аэрозолями (капельки воды, появляющиеся при конденсации водяного пара, пылинки, частицы дыма и т. п.), размер которых колеблется от 5-10-6 до 5-10-3см. Азот (78%) и кислород (21%) являются основными постоянными компонентами приземного слоя атмосферы. На долю других газов (углекислый газ, водород, озон, аргон, ксенон и др.) приходится менее одного процента объема. На оптические свойства (прозрачность) атмосферы в основном влияют вода в газовой и жидкой фазах, углекислый газ, озон, а также аэрозоли. Содержание их в атмосфере Земли различно на разных высотах, в разных географических районах и зависит от метеорологических условий. Кроме того, состав атмосферы непрерывно меняется из-за турбулентности, т. е. хаотических вихревых движений слоев атмосферы. Концентрация водяного пара в атмосфере зависит от географического положения района, времени года, высоты слоя атмосферы, местных метеоусловий и колеблется по объему от 0,001 до 4%. Основное количество водяного пара сосредоточено в нижнем пятикилометровом слое и резко уменьшается с дальнейшим увеличением высоты.