大氣中的輻射ppt課件(已修改)
2025-01-26 13:48 本頁面
【正文】 第五章地面和大氣中的輻射過程 地球大氣與輻射的相互作用重點(diǎn)：吸收光譜、散射特征、布格定律相關(guān)物理量 大氣吸收的物理過程吸收：投射到介質(zhì)上面的輻射能中的一部分被轉(zhuǎn)變?yōu)槲镔|(zhì)本身的內(nèi)能或其它形式的能量大氣中有各種氣體成分及氣溶膠粒子?對(duì)輻射具有選擇吸收的特性?是分子和原子結(jié)構(gòu)及其所處運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定的。氣體分子或原子內(nèi)的 電子能級(jí)躍遷 、原子和分子的 振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng) 等所發(fā)射和吸收的輻射譜 是非連續(xù)性的 ，構(gòu)成 原子的線光譜 和 分子的帶光譜 。單個(gè)分子，當(dāng)它處于某一特定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，其分子內(nèi)部總能量 E由三部分組成E =Ee+Ev+Er （ ） Ee： 繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)的外層電子的動(dòng)能和靜電位能Ev： 原子在其平衡位置附近振動(dòng)的能量Er： 分子繞其質(zhì)量中心轉(zhuǎn)動(dòng)的能量 分子光譜原子光譜能級(jí)基態(tài)：能量最低激發(fā)態(tài)原子光譜躍遷輻射頻率 f及波數(shù) ?與能量改變的關(guān)系是f和 ?為分子吸收或發(fā)射譜線的位置。這種譜線由有限個(gè)非常窄的吸收線或發(fā)射線組成，其間夾雜該分子不可能發(fā)射和吸收的光譜間隙。?吸收光譜與發(fā)射光譜是一致的分子光譜實(shí)際分子的轉(zhuǎn)動(dòng)躍遷常伴隨著振動(dòng)躍遷發(fā)生在一個(gè)振動(dòng)帶內(nèi)有許多轉(zhuǎn)動(dòng)譜線，而轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)能量的變化又常伴隨著電子能級(jí)躍遷?使相應(yīng)的譜帶更呈現(xiàn)出復(fù)雜的帶系結(jié)構(gòu)。分子光譜N2和 O2分子：對(duì)稱的電荷分布 ?沒有振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)譜。其吸收和發(fā)射譜由電子軌道躍遷造成，位于紫外和可見光輻射區(qū)。分子光譜 — 舉例分子光譜 — 舉例H2O分子的原子呈三角形分布，是極性分子，有三種振動(dòng)方式。這三種振動(dòng)過程都引起電偶極距變化，產(chǎn)生吸收和發(fā)射，而轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)態(tài)的結(jié)合使得水汽的吸收譜十分復(fù)雜。其中第一、三種為伸縮振動(dòng)，第二種是彎曲振動(dòng)O3分子的原子也呈三角形分布，有三種振動(dòng)方式，其中 ?m的振動(dòng) ?轉(zhuǎn)動(dòng)帶比較重要。分子光譜 — 舉例分子光譜 — 舉例CO2分子是以 C原子為中心， O原子位于兩側(cè)的線型對(duì)稱分子，也有三種振動(dòng)方式，但沒有轉(zhuǎn)動(dòng)帶。第一種方式是對(duì)稱振動(dòng)，因正、負(fù)電荷中心仍然重合，不產(chǎn)生電偶極距變化，故不吸收和發(fā)射輻射；第二種是彎曲振動(dòng)，電偶極距發(fā)生了變化，因而產(chǎn)生極強(qiáng)的吸收和發(fā)射，波數(shù)為 ?2=667 cm?1， 波長 ?2=15?m； 第三種是反對(duì)稱振動(dòng)，電偶極距也發(fā)生了變化，故也有強(qiáng)烈的吸收和發(fā)射，波數(shù)為 ?3=2349 cm?1， 波長?3=?m。 分子光譜 — 舉例 大氣吸收光譜譜線增寬譜線增寬自然增寬：沒有任何外界因素作用，譜線本身也必然具有一定的寬度，這是由于能級(jí)具有一定的寬度造成的（測(cè)不準(zhǔn)原理）。壓力加寬 (碰撞加寬 )在對(duì)流層和平流
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