在很多年前,楚遷研究地物光譜,檢測騰河區(qū)域的地形地貌變化。觀察哪個地方植物減少或增多,哪個地方山丘上升或下降,哪個地方的水域變寬或者變窄。
光譜是復(fù)色光經(jīng)過色散系統(tǒng)(如棱鏡、光柵)分光后,被色散開的單色光按波長(或頻率)大小而依次排列的圖案,全稱為光學(xué)頻譜。簡單地說,就是人眼可見的七色光:紅、橙、黃、綠、青、藍、紫,以及不可見的紅外線、紫外線和X光等經(jīng)過分離顯示出的數(shù)據(jù)。
地物光譜特征是自然界中任何地物都具有其自身的電磁輻射規(guī)律,如具有反射,吸收外來的紫外線、可見光、紅外線和微波的某些波段的特性,它們又都具有發(fā)射某些紅外線、微波的特性;少數(shù)地物還具有透射電磁波的特性,這種特性稱為地物的光譜特性。
不同地物對入射電磁波的反射能力是不一樣的,通常采用反射率來表示。當(dāng)電磁輻射能到達兩種不同介質(zhì)的分界面時,入射能量的一部分或全部返回原介質(zhì)的現(xiàn)象,稱之為反射。當(dāng)入射電磁波波長一定時,反射能力強的地物,反射率大,在黑白遙感圖像上呈現(xiàn)的色調(diào)就淺。反之,反射入射光能力弱的地物,反射率小,在黑白遙感圖像上呈現(xiàn)的色調(diào)就深。在遙感圖像上色調(diào)的差異是判讀遙感圖像的重要標(biāo)志。
當(dāng)電磁波入射到兩種介質(zhì)的分界面時,部份入射能穿越兩介質(zhì)的分界面的現(xiàn)象。稱為透射。透射的能量穿越介質(zhì)時,往往部分被介質(zhì)吸收并轉(zhuǎn)換成熱能再發(fā)射。一般情況下,絕大多數(shù)地物對可見光都沒有透射能力。紅外線只對具有半導(dǎo)體特征的地物,才有一定的透射能力。微波對地物具有明顯的透射能力,這種透射能力主要由入射波的波長而定。因此,在遙感技術(shù)中,可以根據(jù)它們的特性,選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅鱽硖綔y水下、冰下某些地物的信息。
在穹城時,楚遷認識了奇巖梁。當(dāng)時奇巖梁還在問他,各種物質(zhì)是怎么檢測到的。例如,植物怎么檢測的?
由于植物均進行光合作用,因此各類綠色植物具有很相似的反射波譜特性:在可見光波段0.55μm,也就是綠光的附近有反射率為10%-20%的一個波峰;在近紅外波段0.8-1.0μm間有一個反射的陡坡,至1.1μm附近有一個峰值,形成植被的獨有特征。
土壤怎么檢測的?
土壤的反射波譜特性,沒有明顯的波峰和波谷。土質(zhì)越細反射率越高,有機質(zhì)含量越高含水越高,反射率越低。
水域怎么檢測的?
水體反射主要是在藍綠波段,其他波段吸收都很強,近紅外吸收更強。
在經(jīng)過穹城的時候,楚遷發(fā)現(xiàn)穹城附近的光譜比較特別。但是當(dāng)時所用儀器精度并不是很高,所以還不能夠確定具體的位置。
楚遷在穹城居住了一段時間。譜線對應(yīng)的不是普通的巖石和土壤。有比較明顯的變化。
譜線特殊實際是因為聚能場的影響。剛開始不知道是聚能場的原因。
聚能場損壞之后,地物光譜又恢復(fù)了原樣,看不出有什么異常。
電磁波波長從短到長,依次有X射線、紫外線、可見光、紅外線、微波、無線電波等。
無線電波用于通信等。微波用于微波爐。紅外線用于遙控、熱成像儀、紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈等??梢姽馐撬猩镉脕碛^察事物的基礎(chǔ)。紫外線用于醫(yī)用消毒,驗證假鈔,測量距離,工程上的探傷等。X射線用于CT照相。伽瑪射線用于治療,使原子發(fā)生躍遷從而產(chǎn)生新的射線等。無線電波用于無線電廣播,在無線電廣播中,人們先將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?,然后將這些信號由高頻振蕩的電磁波帶著向周圍空間傳播。
楚遷在分析騰河附近地貌的同時,也在研究,電磁是否影響光。他查閱了一些資料,磁場影響光,主要有這樣幾種可能:法拉第效應(yīng)、塞曼效應(yīng)、克爾效應(yīng)。
法拉第效應(yīng)(法拉第旋轉(zhuǎn),磁致旋光)是一種磁光效應(yīng),是在介質(zhì)內(nèi)光波與磁場的一種相互作用。法拉第效應(yīng)會造成偏振平面的旋轉(zhuǎn),這旋轉(zhuǎn)與磁場朝著光波傳播方向的分量呈線性正比關(guān)系。1845年法拉第發(fā)現(xiàn)當(dāng)線偏振光在介質(zhì)中傳播時,若在平行于光的傳播方向上加一強磁場,則光振動方向?qū)l(fā)生偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)角度與磁感應(yīng)強度和光穿越介質(zhì)的長度的乘積成正比。
楚遷想,可能是偏振光受到聚能場電磁場作用,使得偏轉(zhuǎn)角變化。
荷蘭物理學(xué)家塞曼發(fā)現(xiàn),原子光譜線在外磁場發(fā)生了分裂。隨后洛侖茲在理論上解釋了譜線分裂成3條的原因。這種現(xiàn)象稱為“塞曼效應(yīng)”。進一步的研究發(fā)現(xiàn),很多原子的光譜在磁場中的分裂情況非常復(fù)雜,稱為反常塞曼效應(yīng)。完整解釋塞曼效應(yīng)需要用到量子力學(xué),電子的軌道磁矩和自旋磁矩耦合成總磁矩,并且空間取向是量子化的,磁場作用下的附加能量不同,引起能級分裂。在外磁場中,總自旋為零的原子表現(xiàn)出正常塞曼效應(yīng),總自旋不為零的原子表現(xiàn)出反常塞曼效應(yīng)。塞曼效應(yīng)證實了原子磁矩的空間量子化。利用塞曼效應(yīng)可以測量電子的荷質(zhì)比。在天體物理中,塞曼效應(yīng)可以用來測量天體的磁場。
楚遷想,可能是光譜線在聚能場的磁場作用下發(fā)生了分裂。利用塞曼效應(yīng)也可以進行天體的檢測。
克爾發(fā)現(xiàn),與電場二次方成正比的電感應(yīng)雙折射現(xiàn)象。放在電場中的物質(zhì),由于其分子受到電力的作用而發(fā)生取向(偏轉(zhuǎn)),呈現(xiàn)各向異性,結(jié)果產(chǎn)生雙折射,即沿兩個不同方向物質(zhì)對光的折射能力有所不同。后人稱之為克爾電光效應(yīng)。
楚遷想,可能是其他透光物質(zhì)的折射率在聚能場的磁場作用下發(fā)生變化。利用克爾電光效應(yīng)也可以檢測折射率。
總結(jié)起來講,偏振光的偏轉(zhuǎn)角,光譜線,透光物質(zhì)的折射率,都可能在聚能場電磁場影響下發(fā)生變化,所以,利用光傳感器檢測到的信號會有變化。