菲涅尔反射率

表观反射率（反射率、反照率）的计算

第一步、分别计算各个波段每个像元的辐射亮度L值：

L=Gain*DN+Bias

或者

minminminmaxminmax)(*LQCALQCALQCALQCALLLL

式中，QcaL为某一像元的DN值，即QCAL=DN。 QCALmax为像元可以取的最大值255。QCALmin为像元可以取的最小值。如果卫星数据来自LPGS(The level 1 product

generation system)，则QCAL=1(Landsat-7数据属于此类型)。如果卫星数据来自美国的NLAPS ( National Landsat Archive Production System )，则QCALmin=0 (Ldsat-5的TM数据属于此类型)。

根据以上情况，对于Landsat-7来说，可以改写为(QCALmin=1)：

minminmax)1(*254LDNLLL

对于Landsat-5来说，可以改写为(QCALmin=0)：

minminmax*255LDNLLL

表1 Iandsa-7 ETM+各个反射波段的Lmax和Lmin值

Table1The values of Lmmax and Lmin for reflecting bands of Landsat-7

ETM+(W˙m-2-sr-1˙μm-1)

波段

Band 2000年7月1日之前 2000年7月1日之后

低Gain 高Gain 低Gain 高Gain

Lmin Lmax Lmin Lmax Lmin Lmax Lmin Lmax

1 -6.2 297.5 -6.2 194.3 -6.2 293.7 -6.2 191.6

2 -6.0 303.4 -6.0 202.4 -6.4 300.9 -6.4 196.5

3 -4.5 235.5 -4.5 158.6 -5.0 234.4 -5.0

电波传播的菲涅尔区

根据惠更斯一菲涅尔原理，在电波的传输过程中，波阵面上的每一点都是一个进行二次辐射的球面波的波源，这种波源称为二次波源。而空间任一点的辐射场都是由包围波面的任意封闭曲面上各点的二次波源发出的波在该点相互干涉、叠加的结果。显然，封闭曲面上各点的二次波源到达接收点的远近不同，这就使得接收点的信号场强的大小发生变化，如图1所示。为了分析这种变化我们引入菲涅尔区的概念。

图1 二次波源

1．空间菲涅尔区

如图2所示，自由空间Q点是波源，P点是接收点，以Q、P为焦点的旋转椭球面所包含的空间区域，称为菲涅尔区。图2中S1是空间的一点，其所在与直线QP垂直的平面截菲涅尔区域得到一个圆C1，该圆半径为：

图2 第一菲涅尔区

其中d为Q、P点间的距离，d1、d2分别是Q点和P点到圆C1圆心的距离，这个圆所在的菲涅尔区域称为第一菲涅尔区。在自由空间，从波源Q点辐射到P点的电磁能量主要是通过第一菲涅尔区传播的，只要第一菲涅尔区不被阻挡，就可以获得近似自由空间的传播条件。为保证系统正常通信，收发天线架设的高度要满足使它们之间的障碍物尽可能不超过其菲涅尔区的20％，否则电磁波多径传播就会产生不良影响，导致通信质量下降，甚至中断通信。

2．“最小”菲涅尔区半径（Fo）

该半径（Fo）就是接收点能得到与自由空间传播相同的信号强度时所需要的最小菲涅尔椭球区的半径。由公式推导可得：

只要“最小”菲涅尔区不受阻挡，则可以认为是在自由空间传播。但是，如果收发两天线的连线与障碍物最高点之间的垂直距离（称为传播余隙HC）小于Fo，则需要考虑障碍物绕射场的影响。

在武汉项目中，波长为0.17m，d为800m，计算最小菲尼尔区f0为3.4m

在微波波段，频率很高，无线电波利用视距传播的方式工作。视距传播是指发射天线和接收天线在相互能看得见的距离内，电波直接从发射点传到接收点的一种传播方式。具体来说，就是微波波段时，发射点和接收点之间不希望有障碍物阻挡。

测量玻璃折射率的方法

一、引言

玻璃折射率是指光线从真空中进入玻璃后的折射程度，是材料物理学中的重要参数。测量玻璃折射率的方法有很多种，本文将介绍两种常用的方法：菲涅尔反射法和自制单臂反射法。

二、菲涅尔反射法

1. 原理

菲涅尔反射法是利用光在两种介质交界面上发生反射时产生的相位差来测量折射率的方法。当光线从真空中垂直入射到玻璃表面时，一部分光会被反射回来，另一部分光会穿过玻璃向下传播。根据菲涅尔公式可以计算出反射光和透射光之间的相位差，从而求得玻璃的折射率。

2. 实验步骤

（1）准备实验材料：平板玻璃、激光器、半透镜、平面镜、白纸等。

（2）将激光器置于离平板玻璃较远处，调整激光束使其垂直入射到玻璃表面上。

（3）在反射光线和透射光线的交界处放置一个半透镜，调整其位置使反射光和透射光的路径重合。

（4）在反射光线的路径上放置一个平面镜，将反射光线引出来，并将其投影到白纸上。

（5）测量反射角和入射角，并根据菲涅尔公式计算出折射率。

三、自制单臂反射法

1. 原理

自制单臂反射法是利用单臂反射仪测量玻璃折射率的方法。该方法相对于菲涅尔反射法来说更加简便易行，同时也具有较高的精度。单臂反射仪由一束激光器、一个准直器、一个半透镜和一个平板玻璃组成。当激光束垂直入射到玻璃表面时，在半透镜和准直器的作用下，激光束被分成两束，并以相同的角度倾斜入射到玻璃表面上。其中一束激光经过全内反射后返回原路，另一束激光则穿过玻璃向下传播。通过测量反射光和透射光的角度，可以计算出玻璃的折射率。

2. 实验步骤

（1）准备实验材料：平板玻璃、激光器、准直器、半透镜等。

（2）将激光器置于离平板玻璃较远处，调整激光束使其垂直入射到玻璃表面上。

（3）在反射光线和透射光线的交界处放置一个半透镜，调整其位置使反射光和透射光的路径重合。

（4）在透射光线的路径上放置一个准直器，将其调整到与反射光线平行，并且两条线之间距离相等。

煤镜质组反射率在鉴别混煤、解释焦化企业来煤的异常现象、煤岩配煤等方面起着其它指标无法替代的作用。HY-3型全自动显微镜光度计作为煤岩参数的自动测定设备，克服了人工测定费时、费力、测定结果不统一的缺点。国内外的资料表明，自动测定煤镜质组最大反射率的平均值一般较人工测定值小，反射率分布图较人工测定的分布范围宽。分析产生这两种测定结果差异的原因，找出自动测定与人工测定结果高度相关的测定条件与数据处理方法，不但具有理论意义，也使习惯于人工测定结果的焦化工作者可利用自动测定结果来指导生产。

1 人工测定的特点及问题

人工测定煤镜质组反射率的优点在于由人眼辨认测定对象、分辨率高、不受其它组分、煤光片中的划痕、麻点等干扰。可完全满足国标(GB6948-86)规定的只有无结构镜质体中的均质镜质体和基质镜质体才能用于煤镜质组反射率测定的条件。人工测定对于显微镜焦距的变化也能及时调节，保证测值的准确。

人眼辨认测定对象与测定者的经验有关。在变质程度不太高的气、肥煤中，显微煤岩组分之间的差异明显，容易辨认；在变质程度较高的焦、瘦煤中，这种差异已不太明显，准确辨认需有丰富的经验与一定的熟练程度。此外，也并非所有的煤都存在适合测定的均质镜质体，均质镜质体和基质镜质体的反射率也有一定差异。人工测定由于测点少，不易均匀布满整个煤光片。

冶金系统在1992年进行了有20个单位参加的第三次统检煤样测定，结果见表1。从表1可以看出，五个样品中有四个测定离散值超过0.35。国际标准（IS07404/5 1984-12-01）中规定：离散值0.35～0.70之间时，需要500个测点，离散＞0. 70时，至少需要1000个测点。可见，在测定同一煤样离散值这样大的情况下按国标规定测100点是不够的。比较五个单位使用MPV3型显微光度计测定的结果，发现离散值在0.

181～0.310，不能令人满意。

表1 煤镜质组最大反射率人工测定结果