光在空氣中傳播時,由於大氣中存在多種氣體分子、塵埃、煙霧、溼氣等而使部分輻射能量被吸收、被轉換、被散射等。這時候,我們關心光的穿透力問題,這涉及大氣分子對光的吸收和散射。
光波在大氣傳播時,大氣分子在光波電場作用下產生極化,並以入射光的頻率做受迫振動,光波要克服大氣分子內部阻力而消耗能量,表現為大氣吸收。
構成大氣的原子分子有氮氣、氧氣、二氧化碳、氫氣、水等,其中氮氣和氧氣含量最多,但它們對可見光幾乎不吸收。
實際上,水和二氧化碳分子,特別是水分子在可見光區有寬廣的振動結構,因此它是可見光的最重要的吸收分子,是大氣光學衰減的主要因素。
當入射光的頻率等於大氣分子固有頻率時,則發生共振吸收,這時候光衰減達到最大值。實際上,還有少量的其它分子,例如氦氣、臭氧等在可見光的近紅外區有可觀的吸收作用,但是大氣中含量甚微,一般不考慮其吸收作用。
這解釋了大霧時,光穿透力大幅減弱的問題,因為光被水分子吸收了。
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