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实验1 可见光与近红外波谱测试1.1实习概述按照国家光谱数据库数据测试参考标准选择典型进行地物反射、发射光谱测试。
根据所测的光谱曲线特征选择最佳遥感波段和最佳遥感时间。
1.2实习目的①掌握地物反射、发射光谱特性的基本概念，特点；②掌握典型地物光谱的测试方法和实验数据分析处理的基本流程和方法；③分析影响地物波谱特性测定的因素；了解地物表面不同几何状况、含水状况、风化状况、粗糙程度对反射、发射光谱的影响；了解多种地物光谱随时间变化的特征与规律；了解入射和观测角度变化对地物光谱的影响。
④培养学生理论联系实际及知识的综合运用能力，为后续专业课程学习创造条件。
1.3实习任务测量试验区的植被、水、土壤、道路的光谱特性。
要求测定不同植被、水、土壤、道路的波谱特性曲线，即每类地物至少选择5个小类（或样本）。
①清水、营养化水、污染水反射光谱、发射光谱测试与特征分析；②不同覆盖度、不同长势植被覆盖反射光谱、发射光谱测试与特征分析；③城乡非自然目标反射光谱、发射光谱测试与特征分析；④土壤反射光谱、发射光谱测试与特征分析；⑤岩石反射光谱、发射光谱测试与特征分析。
要求：上述5个实验根据具体情况必作2个，选作1个。
1.4设备（软件）及资料准备1.4.1 实习设备及软件测定地物反射光谱特性的仪器是可见光、近红外光谱仪。
仪器由收集器、分光器、探测器和显示或记录器组成。
测定地物发射光谱特性的仪器是热红外波谱仪、热红外辐射计。
1.4.2 实习前准备工作1.4.2.1 光谱测试仪器的标定测量仪器在采集数据前必须通过指定的定标实验室的定标检测，检验仪器的工作性能。
仪器的定标在室定标和实验场地现场定标，并在提交数据时附上相应测量仪器的定标报告。
若对同一种典型地物（农作物、岩矿、水体等）的相同观测项目采用不同型号的测量仪器，则必须在观测实验前到指定的实验室或实验场进行统一校准和比对：即在相同的条件下，同时测量同一目标，进行归一化处理，分析各仪器的误差，以精度高的仪器为准，进行误差订正，并在提交数据时应附上相应测量仪器的比对报告。
敦煌戈壁地表反射率光谱的旋翼无人机测量及定标评估张勇;徐寒列;张立军;李元;孙凌;覃丹宇;戎志国;胡秀清;陆其峰;卢乃锰【期刊名称】《光谱学与光谱分析》【年(卷),期】2024(44)5【摘要】利用敦煌中国遥感卫星辐射校正场的星地同步观测试验,实现对我国在轨气象、海洋、陆地资源、环境减灾、测绘地震、高分、军事等系列卫星光学成像载荷太阳反射波段的绝对辐射定标,是目前的重要手段之一。
然而,中国遥感卫星辐射校正场传统的地表反射率光谱星地同步测量方法是基于汽车跑场观测,不仅耗费较大的人力物力、容易造成场地破坏,而且获取的测量数据缺乏区域代表性。
鉴于此,自2016年起,在敦煌星地同步观测试验中以旋翼无人机低空同步测量为主,跑场测量为辅,完成从航线设计、航高选择、仪器参数配置、采样策略、航空数据处理的全链路摸底测试。
多次飞行试验表明,采用多旋翼无人机低空飞行来代替汽车跑场同步测量,不仅提高了地表反射特性测量的空间一致性和代表性,还提高了地表反射率光谱的测量效率,也对宝贵的中国遥感卫星辐射校正场敦煌戈壁场区地表进行了有效保护,极大的节约了人力物力成本。
通过传统跑场测量和航飞测量的地表反射率光谱数据对比分析,发现多次测量数据的均值一致性较好,并且航飞测量的数据标准差更小。
利用TERRA MODIS的同步观测来对无人机测量数据开展辐射定标评估,结果表明航飞数据的相对偏差均在5%以内,可以代替跑场数据完成定标,精度满足要求。
随着无人机性能的进一步优化和提高,在不久的将来必将得到更加广泛和深入的应用,在外场定标试验领域也将发挥更大更重要的作用。
【总页数】10页(P1439-1448)【作者】张勇;徐寒列;张立军;李元;孙凌;覃丹宇;戎志国;胡秀清;陆其峰;卢乃锰【作者单位】中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室/国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心);许健民气象卫星创新中心;中国气象局气象卫星工程管理办公室;中国气象局地球系统数值预报中心【正文语种】中文【中图分类】TP701【相关文献】1.基于敦煌戈壁站观测对几套再分析产品夏季地表感热通量的评估2.基于多旋翼无人机的热红外地表温度场反演系统设计3.利用无人机搭载的多光谱相机直接测定地表反射率的新方法4.工程测量中多旋翼无人机倾斜摄影测量技术运用分析5.崎岖地表上的旋翼无人机自主安全降落系统因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
紫外漫反射光谱来计算带隙值
紫外漫反射光谱是一种常用的材料表征技术，可用于计算半导体材料
的带隙值。
在紫外漫反射光谱试验中，将样品照射一定波长的光线，
记录光线的反射和吸收情况。
其中，吸收率与光子能量成反比例关系。
因此，若在波长范围内出现吸收率的变化，即可推导该材料的带隙值。
这种方法具有可靠性高、简单易用等优点，因此广泛应用于材料学、
能源领域等相关领域。
下面，将详细介绍基于紫外漫反射光谱计算带
隙值的方法。
1.准备材料样品以及仪器设备
首先，需要准备好所需的半导体材料样品以及紫外漫反射光谱测试仪器。
样品的表面应平整、无氧化物等污染物。
紫外漫反射光谱测试仪
器应调整好测试参数，比如波长范围和步长等，确保测试结果可靠准确。
2.进行样品测试
将准备好的材料样品放置到紫外漫反射光谱测试仪器中，按照测试步
骤开始测试过程。
在测试过程中，需要同时记录下光线的反射率和吸
收率等数据信息。
3.数据分析
通过测试得到的数据信息，可以绘制出材料样品的反射率和吸收率的光谱曲线。
根据所需计算的带隙范围，即可确定相应的吸收率谷值位置，进而计算出对应波长下的光子能量。
4.计算带隙值
根据所测得的光子能量数据，可以通过经验公式计算出材料样品的带隙值。
不同的半导体材料有不同的计算公式，需要结合实际情况进行选择。
总之，基于紫外漫反射光谱计算带隙值的方法是一种简单而有效的实验技术。
通过该方法可以快速获取半导体材料的带隙信息，有助于提高材料的设计和相关应用效果。
光谱测量原理光谱测量是一种非常重要的分析方法，它可以通过测量物质对不同波长光的吸收、发射或散射来获取物质的信息。
光谱测量广泛应用于化学、物理、生物等领域，为科学研究和工程应用提供了重要的数据支持。
光谱测量的原理主要基于物质对光的相互作用。
当物质受到激发时，会发生吸收、发射或散射光的现象，这些现象都可以通过光谱仪器进行测量和分析。
光谱仪器通常包括光源、样品室、光栅或棱镜、检测器等部件，通过这些部件的协同作用，可以实现对光谱的测量和记录。
在光谱测量中，最常见的是吸收光谱和发射光谱。
吸收光谱是指物质吸收光能的过程，通过测量物质对不同波长光的吸收强度，可以获取物质的吸收光谱图像，从而分析物质的成分和结构。
发射光谱是指物质受激后发射光的过程，通过测量物质发射的光谱，可以获取物质的能级结构和发射特性，为物质的研究提供重要信息。
光谱测量的原理基于物质对光的相互作用，因此在进行光谱测量时，需要注意样品的制备和操作过程。
样品的制备应该尽量避免杂质和表面污染，以保证测量结果的准确性和可靠性。
操作过程中，需要控制光源的稳定性、样品的位置和环境条件等因素，以确保测量的精度和重复性。
除了吸收光谱和发射光谱，光谱测量还包括拉曼光谱、荧光光谱、原子吸收光谱等多种技术和方法。
这些方法在不同领域和应用中发挥着重要作用，为科学研究和工程技术提供了丰富的光谱信息。
总的来说，光谱测量是一种重要的分析方法，它基于物质对光的相互作用，通过测量物质对不同波长光的吸收、发射或散射来获取物质的信息。
光谱测量的原理和方法多种多样，可以满足不同领域和应用的需求，为科学研究和工程技术提供了重要的数据支持。
在进行光谱测量时，需要注意样品的制备和操作过程，以确保测量结果的准确性和可靠性。
光谱测量的发展将进一步推动科学研究和工程应用的发展，为人类社会的进步做出贡献。
半导体晶片表面金属沾污的测定全反射X射线荧光光谱法1范围本文件描述了半导体抛光晶片表面深度约为5nm以内金属元素的全反射X光荧光光谱测试方法。
本文件适用于硅、绝缘衬底上的硅（SOI）、碳化硅、蓝宝石、砷化镓、磷化铟、锑化镓等单晶抛光片表面金属沾污的测定。
尤其适用于晶片清洗后自然氧化层或经化学方法生长的氧化层中沾污元素面密度的测定。
本文件可检测元素周期表中原子序数16（S）～92（U）的元素，尤其适用于钾、钙、钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌等金属元素，且面密度在109atoms/cm2～1015atoms/cm2范围内元素的定量测试。
注：测试范围在一定条件下可以扩展到原子序数11（Na）～92（U）的元素，取决于测试设备提供的X射线源。
2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T8979纯氮、高纯氮和超纯氮GB/T14264半导体材料术语GB/T25915.1-2021洁净室及相关受控环境第1部分：按粒子浓度划分空气洁净度3术语和定义GB/T14264界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1全反射total reflection光从光密介质射向光疏介质时，当入射角超过某一角度C（临界角）时，折射光完全消失，只剩下反射光线的现象叫做全反射。
注：对于X射线，一般固体与空气相比都是光疏介质。
3.2临界角critical angle能产生全反射的入射角度。
当掠射角低于这一角度时，被测表面发生对入射X射线的全反射。
注：如果入射角足够小，x射线根本不穿过样品，而是被反射，则折射角和反射角交界处的入射角称为临界角。
3.3掠射角glancing angle样品表面平面与包含入射到样品表面的X射线的虚拟平面之间的夹角。
注：本方法以小的掠射角入射到晶片表面时，X射线会在晶片表面发生全反射，此时反射的角度等于掠射角3.4角扫描angle scan作为掠射角函数，对发射的荧光信号的测试。
光谱反射率漫反射率
光谱反射率与漫反射率是光学领域中的两个重要概念，它们在
物体表面反射光线时起着关键作用。
光谱反射率是指物体在不同波
长光线照射下的反射率，而漫反射率则是指物体表面对入射光线的
均匀反射能力。
光谱反射率是描述物体表面对不同波长光线的反射能力的参数。
不同波长的光线在物体表面的反射率不同，这导致了我们能够观察
到物体的颜色。
例如，红色的物体对红光有较高的反射率，而对其
他颜色的光线反射率较低，因此我们看到它是红色的。
光谱反射率
的研究对于颜色测量、光谱分析等方面具有重要意义，广泛应用于
纺织、印刷、油漆等行业。
而漫反射率则是描述物体表面对入射光线的均匀反射能力。
当
光线照射到物体表面时，一部分光线会被表面反射，而另一部分则
会被吸收或穿透。
漫反射率高的物体表面能够均匀地反射光线，使
得物体看起来柔和、不闪耀。
这在摄影、照明等领域中具有重要应用，例如在拍摄人像时，使用漫反射率高的背景可以使画面更加柔
和自然。
光谱反射率和漫反射率的研究不仅有助于我们更好地理解光的行为，还在工程技术和科学研究中有着广泛的应用。
通过对物体表面反射光线的特性进行研究，我们可以更好地设计材料、开发新的光学器件，并且在颜色测量、环境遥感等领域中发挥重要作用。
因此，对光谱反射率和漫反射率的深入研究将为我们带来更多的科学发现和技术创新。
反射式太赫兹光谱范围测试
反射式太赫兹光谱范围测试是一种新型的非损伤性测试技术，能够检测材料在太赫兹波段的电磁辐射吸收和反射率。
太赫兹光谱测试系统通常包括发射器、接收器和信号处理器等组成部分，可以应用于无损检测、材料分析、生物医学等多个领域。
在无损检测方面，反射式太赫兹光谱范围测试可以用于检测建筑、食品、药品、化妆品等的质量和安全性。
通过测量材料对太赫兹波的吸收和反射率，可以获取材料的结构和成分信息，进而评估其质量和安全性。
例如，可以检测食品中的添加剂、农药残留等有害物质，以及建筑材料的缺陷和损伤等。
在材料分析方面，反射式太赫兹光谱范围测试可以用于研究材料的物理和化学性质。
由于太赫兹波具有较高的频率和较短的波长，因此可以探测到材料中较小的细节和结构。
通过分析材料的吸收和反射光谱，可以了解材料的分子结构和化学键等信息，进而研究其物理和化学性质。
此外，反射式太赫兹光谱范围测试在生物医学领域也有广泛的应用。
例如，可以用于检测生物组织的结构和成分，进而诊断疾病或研究药物的作用机制。
同时，太赫兹波还可以用于成像和光谱分析等方面，为生物医学研究提供更多的工具和方法。
总之，反射式太赫兹光谱范围测试是一种非常有前途的非损伤性测试技术，具有广泛的应用前景。
通过不断的研究和技术改进，相信未来太赫兹技术会在更多领域发挥重要的作用。
光谱的实验原理
光谱实验是通过分析物质在不同波长的电磁波中吸收、发射或散射的特性，来研究物质的成分和性质的一种方法。
其原理基于以下几个基本概念：
1. 原子吸收光谱：当物质受到外部能量的激发后，处于激发态的原子会吸收特定波长的光，产生吸收线。
每种化学元素都有其特定的吸收光谱，可以用来确定物质中的元素种类和浓度。
实验时会通过将样品置于光源前方，测量透射光的强度，然后将透射光通过光栅或光纤进行衍射或耦合，最后用光谱仪或光电二极管测量各个波长的光强，得到吸收光谱。
2. 原子发射光谱：当物质中的原子受到能量激发后，会从激发态跃迁到基态，同时释放出特定波长的光，形成发射光谱。
每种元素都有其特定的发射光谱，可以用来鉴别物质中的元素种类。
实验中，物质样品会通过加热、电激发或光激发等方式激发原子，然后用光谱仪或光电二极管测量发射出的光的波长和强度，得到发射光谱。
3. 分子吸收光谱：与原子吸收光谱类似，分子吸收光谱是指分析物质所吸收特定波长的光，用来研究分子结构和浓度。
分子比原子复杂得多，因此吸收光谱的波长范围更广，可以提供更多的信息。
实验中会利用特定波长的光照射样品，然后测量透射光的强度变化，得到吸收光谱。
4. 散射光谱：当光束与物质中的微粒或分子相互作用时，会发生散射现象，部分光会沿不同方向散射出去。
散射光谱可以提
供物质的粒子大小和形状等信息。
实验中，会利用散射光谱仪或光电二极管测量样品散射出的光的强度和角度，得到散射光谱。
总之，光谱实验的原理在于分析物质对不同波长的光的相互作用，通过测量光的强度和波长的变化，从而获得相关物质的信息。
利用ASD光谱仪测量地物反射率的数据处理方法1．安装ASD光谱仪配套的光谱数据处理软件ViewSpecPro；2．将ASD光谱仪配套笔记本电脑上面的光谱数据文件拷贝到本地硬盘；3．打开ViewSpecPro软件，单击setup->input directory，指定光谱数据的目录，如下图所示。
设置好输入目录后，会弹出如下对话框，问是否将输出目录设置和输入目录一直，这里一般选择是。
4. 打开输入目录下的全部光谱数据，根据现场记录选择若干条曲线，单击view->graph，便可以显示选中的光谱数据的曲线。
5.根据曲线图，删除有问题的曲线，将其他曲线取平均值。
即选中取要用来取平均值的曲线，单击process->statistics，然后点击OK，程序便会输出平均值光谱，并在程序界面中显示。
6. 选中求好平均值的光谱，单击process->Acsii export, 便可以将原来的二进制文件输入为文本文件，从而可以利用EXCEL或者其他程序进行后续计算。
7. 地物反射率＝（地物DN值/白板DN值）×白板反射率。
白板反射率是事先通过实验室内定标得到的。
表面法水体光谱测量规范表面法水体光谱测量，应当遵循以下步骤：(1)仪器提前预热，在船快要到达采样点时，先将ASD打开。
(2)船停下后打开笔记本，打开RS3软件，设置保存路径：单击control->spectrumsave（在C盘目录下以W点号为文件名，如W16；起始编号从000开始，文件名前缀为water）；(3)取消内部平均，具体做法如下图所示：单击control->adjust，将spectrum后面的数字改为1。
(4)注意在软件操作界面中选择视场角是25度，或者raw bare。
(5)选择DN值测量。
(6)优化(7)暗电流测量(8)标准板测量（探头垂直向下，离标准板约25厘米）10次；(9)遮挡直射阳光的标准板测量（探头垂直向下）10次；(10)倾斜目标测量（探头向下，探头天底角为40度）20次；(11)倾斜天空光测量（探头向上，探头天顶角为40度）10次；(12)标准板测量（探头垂直向下）10次；(13)遮挡直射阳光的标准板测量（探头垂直向下）10次；这些目标的测量曲线每个不得少于10条，且测量时间至少跨越一个波浪周期，以修正因测量平台摇摆而导致的误差。
实验名称：测定反射率与折射率实验目的：通过实验测定光的反射率与折射率，并加深对光的反射和折射的理解。
实验器材：透明平板玻璃、半透明玻璃、直尺、尺子、小角度测量仪。
实验原理：光的反射率是指光线从一个介质射入另一个介质时，反射光强度与入射光强度的比值。
光的折射率是指光沿着光的传播方向由1个介质射入另1个介质时，入射光与透射光的角度之比。
实验步骤：1.观察和讨论：首先，让学生观察透明平板玻璃和半透明玻璃。
问学生这两种玻璃有什么区别，并引导学生提出关于反射率和折射率的问题。
2.实验设备准备：将透明平板玻璃作为平面镜，将半透明玻璃放在直尺上。
以直角及过直角的斜边与水平面平行，将透明平板玻璃放置在半透明玻璃上。
保持透明平板玻璃的高度，以一定角度倾斜。
3.实验测量：使用小角度测量仪测量反射角和折射角，并记录数据。
4.实验计算：使用记录的数据计算反射率和折射率，并进行分析。
实验数据记录：使用表格记录实验所需的数据，包括倾斜角度、反射角度和折射角度。
实验结果分析：根据实验数据计算得出的反射率和折射率，可以与理论值进行比较，讨论实验结果的可靠性和准确性。
并引导学生思考如何改进实验方法，以提高实验的准确性。
实验知识拓展：引导学生进一步思考，为什么使用小角度测量仪可以准确测量反射角和折射角。
通过实验和讨论，让学生深入理解光的反射和折射现象，以及光的传播规律。
实验安全提示：实验过程中要注意操作规范，避免将玻璃碎片带入眼睛或其他部位。
实验结束后，应注意清理实验台面上的碎片和玻璃。
实验拓展：可以让学生设计自己的实验，测定其他材料的反射率和折射率，并进行实验比较。
通过实践和实验的方式，加深学生对光的反射和折射以及光的性质的理解。
实验总结：让学生进行实验总结，总结实验的目的、原理、实验步骤、结果及分析。
教师可以对学生的实验总结进行点评和补充，引导学生对实验的思考，促进学生对物理知识的深入理解。
实验讨论：组织学生进行实验讨论，同学们可以分享自己的实验结果和发现，并对实验中存在的问题和不足提出改进意见和建议。
图1原子自发辐射发射光子光谱仪和光谱的观察光谱是光源所发射的辐射强度随波长（频率）的分布，它反映了光源的构成物质和其它的一些特性。
我们今天所掌握的有关原子和分子结构方面的知识绝大部分都来自光谱的研究。
在电磁辐射和物质相互作用时能观察到吸收或发射光谱，它们从多方面提供了原子和分子结构和它们与周围环境相互作用的信息。
因此，光谱的观察在科学研究和生产生活中有着十分重要的意义。
【实验目的】1． 掌握光栅光谱仪的工作原理和使用方法，学习识谱和谱线测量等基本技术。
2． 通过光谱测量了解一些常用光源的光谱特性。
3． 通过所测得的氢（氘）原子光谱在可见和近紫外区的波长验证巴尔莫公式并准确测出氢（氘）的里德堡常数。
4．*测出氢、氘同位素位移，求出质子与电子的质量比。
【原理】1．典型光源光谱发光原理（1）热辐射光源(白炽灯)这一类光源特点是物体在发射辐射过程中不改变内能，只要通过加热来维持它的温度，辐射就可继续不断地进行下去．这类光源包括我们常用的白炽灯、卤素灯、钨带灯和直流碳弧灯等一些常用光源。
它们光谱是覆盖了很大波长范围连续光谱，谱线的中心频率和形状与物体温度有关，而与物质特性无关，温度越高，辐射的频率也越高。
（2）发光二极管通过n 型半导体的电子和p 型半导体在结间的偶合发出光子，发光频率与电子跃迁能级有关。
如果，跃迁的上能级为E 2、下能级为E 1，则发出光子的频率v 满足其中h =6.626⨯10-34Js 为普朗克常数，发光二极管跃迁的上下能级都是范围较宽的能带结构，因此，其谱线宽度一般也较宽。
分子和晶体也有这种带状的能级结构，谱线也有一定的宽度。
（3）光谱灯光谱灯工作物质一般为气体或金属蒸汽，通过12E E hv -=电激发的形式，使低能态的原子激发到较高的能级（图1），处于高能级的原子是不稳定的，会以自发辐射的形式会到低能级，辐射的光子也满足E 2和E 1分别是原子自发辐射跃迁的上下能级，v 为辐射的光子频率。
漫反射光谱原理
漫反射光谱原理是指光线照射到物体表面时，光由于物体表面的粗糙度或材料的非均匀性而发生散射的现象。
在这种散射过程中，不同波长的光以不同的角度散射出去，形成一种特定的波长分布，即漫反射光谱。
漫反射光谱可以用来研究物体的颜色、材料成分、结构特征等信息。
当白光照射到物体表面时，物体会吸收部分光的能量，而反射出来的光则包含了物体表面所具有的颜色信息。
根据物体表面的不同特性，不同波长的光会以不同的强度散射出来，形成一个光强分布的谱。
漫反射光谱被广泛应用于材料科学、化学、生物医药等领域。
通过分析物体散射出的漫反射光谱，可以推断物体的颜色、成分、纹理、粗糙度等信息。
同时，漫反射光谱的研究还可以帮助人们了解光与物质的相互作用规律，为新材料的设计与制备提供理论指导。
总的来说，漫反射光谱原理是通过研究物体表面光的散射特性，得到一种特定的波长分布，用以分析物体的颜色、成分与结构等信息。
通过这种原理的应用，人们可以更深入地了解物质的性质与特征，为科学研究与实际应用提供有力支持。
反射光实验教案教学目标：1.学生能够了解反射光的基本概念和原理。
2.学生掌握反射光的实验方法和步骤。
3.学生能够通过实验观察和分析，得出结论。
教学重点：1.学生理解反射光的概念和原理。
2.学生掌握实验方法和步骤。
3.学生能够通过实验得出正确的结论。
教学时长：1学时（45分钟）教学内容：1.反射光的原理和概念通过图示，讲解反射光的原理和概念。
反射光是指光线遇到物体表面后，从表面反射回来的现象。
反射光是由光源发出，经过物体表面后向眼睛传播的光，也称为反射镜。
2.实验方法和步骤实验材料：平面镜、光源、白纸实验步骤：（1）准备好实验材料。
（2）将光源放在一侧，把平面镜放在白纸上。
（3）调整平面镜的角度，使它与光源靠近。
（4）向平面镜投射光线。
观察反射光线在平面镜上的反射，并记录反射点的位置。
3.实验结果分析通过本次实验，学生可以观察得到反射光线在平面镜上的反射情况，记录反射点的位置。
学生可以观察得到反射光线与入射光线的角度相等，反射光线与法线成同一条直线。
教学方法：1.采用讲解、演示、示范等多种方法。
2.根据学生实验情况，及时纠正和补充。
3.鼓励学生提出问题和讨论，增强互动性。
课堂练习：1.反射光是指：A.光线遇到物体表面后从表面反射回来的现象。
B.光线遇到物体表面后被吸收的现象。
C.光线从空气中射到物体表面的现象。
2.学生进行反射光实验需要什么材料？A.平面镜、光源、白纸等材料。
B.笔、纸、橡皮等材料。
C.电脑、键盘、鼠标等材料。
教学反思：通过本次实验，学生对反射光具有更深刻的理解，学生掌握了反射光实验的方法和步骤，对于培养学生的实验能力和科学思维具有重要的意义。
教师应该注意灵活掌握教学方法，增强互动性，通过讨论和交流，提高教学质量和效果。
同时，教师应该定期反思教学过程，及时对教学内容进行调整和补充，为学生的学习创造更好的环境和条件。
.专业：材料0902姓名：王应恺学号：3090100481实验报告日期：11.29地点：曹楼230课程名称：指导老师：成绩：乔旭升材料科学基础实验实验名称：实验类型：同组学生姓名：光谱分析一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）四、操作方法和实验步骤三、主要仪器设备（必填）六、实验结果与分析（必填）五、实验数据记录和处理七、讨论、心得一、实验目的通过本实验了解紫光/可见光光度计、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和荧光光谱仪的基本装原理、主要用途和实际操作过程。
掌握玻璃透光率、薄膜吸收光谱、固体粉末红外光谱和固订体发光材料荧光光谱的测试方法。
学习分析影响测试结果的主要因素。
线二、实验原理就称为吸收。
如果这种作用导致能量从电磁波转移至物质，电磁波可与多种物质相互作用。
当光波与某一受体作用时，光子和接受体之间就存在碰撞。
光子的能量可被传递给接受体而被吸收，由此产生吸收光谱。
通常紫外和可见光的能量接近于某两个电子能级地能量差，故紫外与可见光吸收光谱起源于价电子在电子能级之间的跃迁，又称为电子光谱。
当一束平行单色光照射到非散射的均匀介质时，光的一部分将被介质所反射，一部分被介，透过光，吸收光强度为反射光强度为I0.IrIa质吸收，一部分透过介质。
如果入射光强度为T=It/I0 I0=Ir+Ia+It It强度为，则有投射光强度与入射光强度之比称为透光率当一束具有连续波长的红外光照射某化合物时，其分子要吸收一部分光能转变为分子的震文档Word.动能量或转动能量。
此时若将其透过的光用单色器进行色散，就可得到一带暗条的谱带。
以红外光的波长或波数为横坐标，以吸收率或者透过率百分数为纵坐标，把该谱带记录下来，就可得到该化合物的红外吸收光谱图。
不同的化合物均有标准特征谱，将实验所得的光谱与标准谱对照，就可进行分子结构的基础研究和化合组成的分析。
可由吸收峰的位置和形状来推知被测物的结构，按照特征峰的强度来测定混合物中各组分的含量。
OFDR（光频域反射技术）的原理介绍1、光纤中的散射当光通过不均匀介质时会向四面八方传播，这就是光的散射，例如晴朗的天空呈现蓝色，海水也是蓝的，这都是太阳光发生散射的结果（波长较短的蓝光被大气微粒散射）。
同样的，当光在光纤中传输时，由于光纤中折射率分布不均匀，也会发生散射，主要有瑞利散射，布里渊散射与拉曼散射三种形式。
图1 太阳光的散射图2 光纤中的散射散射是光波与光纤介质的粒子相互作用的结果。
瑞利散射中，入射光被散射后，波长、频率并未发生变化，是一种弹性散射；布里渊散射中入射光与光纤中声波场发生作用，会出现高于原入射光频率的光和低于原入射光频率的光。
拉曼散射产生的结果与之类似，两者都属于非弹性散射。
分布式光纤传感技术（DOFS）就是通过采集光纤中散射光的信息进行测量的，可以分成如下几类：表1 分布式光纤传感技术的分类目前，OTDR技术发展成熟，多用于集成光路的诊断和光通信网络故障的检测，但受探测光脉冲宽度及空间分辨率与动态范围之间矛盾的限制，难以同时满足较大动态范围和较高空间分辨率，不适用于高精度测量领域。
在温度与应变传感领域，多使用基于布里渊散射的BOTDR、BOTDA 及BOFDA 技术，其中BOFDA 技术最高能实现2cm 的空间分辨率，但整个测试系统十分复杂，测量时间较长。
OFDR 技术是利用扫频光源相干检测技术对光纤中的光信号进行检测的一项技术，由于不受空间分辨率与动态范围之间矛盾的限制，其同时具备空间分辨率高（光学测量可达10μm），动态范围大，测试灵敏度高等特点，适用于短距离高精度监测领域如光器件内部剖析、土木工程模拟试验、车辆结构研究等。
2、光学相干检测光学相干检测的基本原理和无线电波外差探测原理基本一致，故又称光外差检测。
它是利用光的相干性将包含有被测信号的探测光和作为基准的参考光在满足一定条件下进行混频，输出两光波的差频信号的一种检测技术，其基本原理如下图：图1 相干检测基本原理设探测光、参考光的光电场分别为：)cos S S S S t (ωA (t)E ϕ+=)cos L L L L t (ωA (t)E ϕ+=则光电探测器输出的光电流为：2)]()([)(t E t E t I L S +=β其中，β为光电变换系数。
水体及悬浮物的光谱测定与试验分析吴兵;汪金花;曹兰杰;郭云飞【摘要】水体类型及悬浮物遥感监测是水环境监测重要指标之一.该项研究通过便携式光谱仪采集了纯净水、河水和海水3种水体的光谱曲线,对观测数据进行平滑、取均值、包络线去除等预处理后,对比分析水体悬浮物、光谱测量方式、水体含沙量对水体光谱曲线反射率的影响.数据分析采用了光谱角和曲线拟合方法的图形匹配和定量分析,对比了不同水体在光谱区间的变化规律.实验结果表明:有悬浮物的水体反射率低于无悬浮物水体的反射率;垂直测量的光谱曲线与倾斜测量的光谱曲线走向大致相同;随着泥沙含量的增加水体的光谱反射率逐渐降低.3种水体在可见光区间光谱差异明显,在近红外光谱区间反射曲线趋势一致.%Water type and the remote sensing monitoring of suspended matter are important indicatorsof water environment monitoring.The curve of spectra of purifiedwater,river water and sea water were collected with portable spectrometer,and the impact of suspended matter concentration in water was analyzed.The effect of different types of suspended solids,spectral measurement and the sediment concentration in water body on the curve of spectral reflectance of water after the pretreatment of data were compared,including take the mean number and continuum-removaletc.The method of graphic matching and quantitative analysis were used,and the changing rules of different type of water in spectral range were compared.The experimental results show that the reflectivity of water with suspend solids is lower than that of water without suspend solids.The curvesofspectra of vertical and tilt measurement are similar,the trend ofare properly the same.The spectral reflectivity of water decreases with the increase of content of sediment in water.The three types of water have definitely different spectra in visible light section,but they have the nearly same reflectivity curves in near infrared spectra.【期刊名称】《河北联合大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(040)002【总页数】9页(P66-74)【关键词】水体;光谱曲线;光谱特征;光谱匹配【作者】吴兵;汪金花;曹兰杰;郭云飞【作者单位】华北理工大学矿业工程学院,河北唐山063210;华北理工大学矿业工程学院,河北唐山063210;华北理工大学矿业工程学院,河北唐山063210;华北理工大学矿业工程学院,河北唐山063210【正文语种】中文【中图分类】X832在水体的水质参数中，悬浮物的含量是最重要的元素之一，其中泥沙的含量会对水体的透明程度、浑浊程度、水体所呈现出来的颜色等光学性质起着至关重要的作用[1]。
农作物可见光-短波红外光谱反射率测量1 范围本文件规定了农作物可见光-短波红外光谱反射率田间测量的要求与规范，包括：测量条件、测量准备、田间测量过程、光谱测量结果处理、测量报告与数据文件存储。
本文件适用于获取已开发利用为农用地区域内的典型农作物（小麦、玉米、水稻、马铃薯、大豆等）可见光-短波红外波段（380-2500nm）冠层及叶片的光谱反射率的田间测量。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅注日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 33988-2017 城镇地物可见光-短波红外光谱反射率测量GB/T 36540-2018 水体可见光-短波红外光谱反射率测量GB/Z 33451-2016 地理信息空间抽样与统计推断3 术语和定义GB/T 33988-2017、GB/T 36540-2018 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1农作物冠层 crop canopy农作物冠层是农作物群落大致处于相同高度的冠连成的集合体，是农作物群体中作物茎秆以上连同集生枝叶的部分形成的稠密顶层。
3.2农作物冠层反射光谱 canopy reflection spectrum of crop农作物冠层反射辐亮度随波长的变化。
3.3农作物冠层光谱反射率 canopy spectral reflectivity of crop农作物冠层在指定波长处的反射辐亮度的π倍与入射辐射通量密度之比。
3.4农作物叶片反射光谱 leaf reflection spectrum of crop农作物叶片反射辐亮度随波长的变化。
3.5农作物叶片光谱反射率 leaf spectral reflectivity of crop农作物叶片在指定波长处的反射辐亮度的π倍与入射辐射通量密度之比。
3.6生育时期 growth stages根据农作物在整个生育过程中器官发生的顺序和形态特征而划分的若干个时期。
固態光學實習二、反射光譜量測原理及實驗1. 原理1-1.反射率與固態物理光學特性之關係光學常數是用來表徵固態宏觀光學性質物理量，折射率n 和散射係數ĸ是兩個基本的光學常數，二者分別構成複數折射率n 的實部與虛部。
另外，複介電係數ε（εr ，εi ）和複光電導率σ（σr ，σi ）也叫做光學常數，它們都與（n ，ĸ）有關。
實際上光學常數並非真正意義上的常數，而是人射光頻率的函數，光學常數的這種頻率依賴性叫做色散關係。
這些色散關係可以以簡單的物理模型出發推導出來。
光強（反射、透射、散射、輻射等）的射散就是所謂的光譜。
勞倫茲（Lorentz ）射散觀念是基於阻尼諧振子近似，適用於絕緣體和半導體。
為簡單起見，設所觀測的對象為均勻、各向同性的固體，在一階近似下，光與物質的相互作用，也就是固體對光的響應可以看成阻尼諧振子系統在入射光作用下的受激振蕩。
諧振子之間相互作用，用阻尼系數γ來表徵，並且假設固體中只有一種共振振蕩頻率為ω0質量為m 的諧振子，因此只需要考慮以座標X 表示的諧振子在光波作用下的運動。
系統受到的作用力有：與位移成正比的彈性恢復力-mw 02x ，與速度成正比的阻尼力'x m γ-，以及電磁場驅動力).exp(0*t i E e ω-，其中是*e 諧振子的有效電荷，在這些作用力之下，一個諧振子的運動方程式可以表示為).exp(0*20'''t i E e x m x m x m ωωγ-=++ (1)可以得到諧振子在光波作用下的位移)(ωx).exp(/)(0220*t i E i m e x ωγωωωω---= (2) 由電極化強度P 的定義知道 E x Ne p χε0*==，可以得到2222202202)()()(1)(ωγωωωωωωχωε+--=+=p r r (3) 2222202)()()(ωγωωγωωωχωε+-==p i i (4)22222032*0)()/()()(ωγωωγωωωεεωσ+-==m Ne i r (5) )()()(22ωεωκωr n =- (6) )()()(2ωεωκωr n = (7)其中02*2/εωm Ne p ≡，為電漿頻率。
光學常數隨頻率變化曲線叫做色散曲線。
吸收有關的量，)(ωεi ，)(ωσr ，以及)(ωA ，在0ωω=處出現極大，離開0ω遞減，在高頻和低頻下，都趨近於0。
入射光頻率與系統的共振頻率相等時，光與系統的能量交換作用最大，系統對光的吸收最強，這叫做共振吸收。
對於只有一種固有頻率的諧振子，吸收峰只有一個，但實際上可能有不同頻率振蕩的諧振子，因此吸收峰可能有多個。
由微分KK 關係知道，)(ωεr 可以處)(ωεi 的微分並在一個相當寬的頻率區間內積分得到。
圖一：光學常數)(ωκ、)(ωσr 、)(ωεi 、)(ωεr 以及反射率射散關係是意圖。
計算時對設h λ=1eV ，ħω0=4eVI 、ω « ω0 低頻透明區（T ）在這一區域內。
代表吸收的光學量)(ωκ、)(ωσr 、)(ωεi 都隨頻率減小而趨近於0，折射率為靜態的)0(n 隨頻率的增加而增大，呈正常色散，固體是透明的。
II 、ω ≈ ω0 共振吸收區（A ）在這一頻域內，代表吸收的光學量 )(ωσr 、)(ωεi 達到極大值。
在該區內，折射率由正常射散轉變為反常射散，即頻率的增加而增少。
III 、ω0 < ω < ωp 金屬反射區（R ）在這一頻域內，0)(<ωεr 。
以波方程式不難看出，對於實的ω，0)(<ωεr 意味著波方程式k 為虛數，有就是說，此頻域內光不能在固體中傳播；由式（3）看出，在這一頻域內)()(ωωκn >>，實際上n 趨近於0。
IV 、ω » ω0 高頻透明區（T ）在這一頻域內，代表固體吸收的量都趨近於0，折射率隨頻率的變化為正常色散固體再次轉變為透明的。
單晶體的)(ωn ，)(ωκ實驗射散曲線如下圖圖二：單晶體的)(ωn ，)(ωκ的射散曲線1-2. kramers-kronig relation 的推導任何複變函數α（w ），只要滿足三個要求，就會滿足K-K Relation （w 是實數）： （a ）α（w ）的極點都要在實軸下方。
（b ）在複w-平面之上半部沿著一無限大半圓形對α（w ）/w 積分時為零。
在∣w ∣→∞時，α（w ）均勻的→0。
（c ）對α（w ）＝α,（w ）＋i α,,（w ）而言，α,（w ）為偶函數，α,,（w ）為奇函數。
若對一個滿足上述3條件的複變函數α（z ）（z 是複變數）再複平面上取一個迴路積分()Zd ⎰w-z z α＝()ds⎰w-s s 1α＋()Zd ⎰w-z z 2α＋()ds⎰w-s s 3α＋()Zd ⎰w-z z 4α＝0（因為沒有包到極點，故整個積分為0）由（b ）知()Zd ⎰w -z z 4α＝0而再看()Zd ⎰w-z z 2α而z ＝w ＋ue i θ，dz ＝iue i θ d θ代入故()Zd ⎰w-z z 2α＝θαπθθθd ueiue ue w i i i ⎰+0)(＝θαπθid ue w i ⎰+0)(在u →0下，α（w ＋ue i θ）→α（w ） independent of θ故上式積分＝α（w ）i （-π） 故()ds⎰w-s s 1α＋()ds ⎰w-s s 3α＝pds w s s ⎰∞-)(α＝πi α（w ）表示積分避開奇異點（主值積分）而α（w ）＝α,（w ）＋i α,,（w ）代入左式 α（s ）＝α,（s ）＋i α,,（s ） 代入右式α,（w ）＋i α,,（w ）＝ds w s p i s ⎰∞∞--)(,1απ＋ds ws p i i s ⎰∞∞--)(,,απ＝ds ws p i s ⎰∞∞--)(,1απ＋ds w s p s ⎰∞∞--)(,,1απ比較實部→α,（w ）＝ds w s p s ⎰∞∞--)(,,1απ，而α,,（s ）是奇函數比較虛部→α,,（w ）＝ds w s p s ⎰∞∞---)(,1απ，而α,（s ）是偶函數由→α,（w ）＝ds ws p s ⎰∞-0)(,,1απ+ds w s p s ⎰∞--0)(,,1απ＝ds ws p s ⎰∞-0)(,,1απ+ds w s p s ⎰∞---0)(,,1απ，又α,,（-s ）＝－α,,（s ）＝ds ws p s ⎰∞-0)(,,1απ+ds ws p s ⎰∞+0)(,,1απ＝ds w s w s p s )(,,0)11(1απ⎰∞++-＝ds w s s p s ⎰∞-022)(,,2απ＃由→α,,（w ）＝ds w s p s ⎰∞∞---)(,1απ＝ds w s p s ⎰∞--0)(,1απ－ds w s p s ⎰∞--0)(,1απ ＝ds ws p s ⎰∞--0)(,1απ－ds w s p s ⎰∞---0)(,1απ，又α,（-s ）＝α,（s ）＝ds w s p s ⎰∞--0)(,1απ+ds w s p s ⎰∞+0)(,1απ＝ds w s w s p s )(,0)11(1απ⎰∞+---＝ds w s p ws ⎰∞--22)(,2απ＃故至此導出了K-K Relationw 是實數1-3 折射率之實部虛部n(w) ，k(w)之獲得)(w r ＝i r i w ir r e R +=θ)(乃是一個複變函數，雖滿足K-K Relation 的3個要求，但因為反射係數本身不好測量，故)(w r 的實部和虛部關係對實驗上沒實際用途，能直接測到的是反射率R (w) ，故我們只要找出R (w)和θ(w)的關係，再由)(w r ＝θi w e R )(就可以得出反射係數)(w r ，進而知道n 、k 等光學係數。
故考慮一複變函數)(21)()(ln ln w w w i R r θ+=代入K-K Relation比照α（w ）＝α,（w ）＋i α,,（w ），故知α,（w ）＝)(ln 21w R ，α,,（w ）＝θ(w)代入K-K Relation故α,,（w ）＝ds w s p ws ⎰∞--022)(,2απs s d w s Rp w⎰∞--022)(ln 212π＝故得出了θ(w)和R (w)的關係式＃考慮真空中一電磁波射向介電函數ε，磁導常數μ＝1的介質，其反射係數)(w r ＝11++-+ik n ik n而反射率R (w) ＝*rr ＝2222)1()1(k n k n +++- ------------(a) 故)(w r ＝11++-+ik n ik n ＝θi w e R )(＝)sin (cos )(θθi R w + ------------(b)利用(a) (b)聯立，經過一些代數運算導出故由θ(w) ，R (w)代入上兩式即得n (w) ，k (w) ＃1-4 介電函數之實部虛部ε1，ε2之獲得由晶體的複數折射率N (w)＝ik n +=ε兩邊平方ε21222εεi ink k n +=+-=，比較實部需部得由n (w) ，k (w)代入，故可得)(2)(1,w w εε故由一開始的R (w) ，我們成功的得到n (w) ，k (w) ，)(1w ε，)(2w ε至此分析完成＃1-5 加入微擾項形式之K-K relation 推導在我們後來的實驗中，因為在用程式模擬)(w θ＝s s d w s R p w⎰∞--22)(ln π的過程中，碰到奇點常會使)(w θ發散（無窮大值）。
因此我們發展了一套微擾項形式的K-K relatinon ，使此改良過的K-K relatinon 在用程式模擬時不至於發散。
我們由3-1的pds w s s ⎰∞∞--)(α＝πi α（w ）出發，α（s ）仍是一個複變函數，我們在分母加一個複數微擾項i Γ，來避免分母為零（故我們可以積過奇點所以把p 拿掉），但又因為加的是複數故不會影響實部積分的值，所以pds w s s ⎰∞∞--)(α＝ds i w s s ⎰∞∞-Γ+-)(α＝ds w s i w s s ⎰∞∞-Γ+-Γ+-22)()()(α＝ds w s w s s ⎰∞∞-Γ+--22)()()(α＋ds w s i ⎰∞∞-Γ+-Γ22)( 故α（w ）＝ds w s w s i s ⎰∞∞-Γ+--22)()()(1απ＋ds w s ⎰∞∞-Γ+-Γ22)(1π， α（w ）＝α,（w ）＋i α,,（w ）代入左式，α（s ）＝α,（s ）＋i α,,（s ） 代入右式α（w ）＝α,（w ）＋i α,,（w ）＝ds w s w s i s ⎰∞∞-Γ+--22)(,)()(1απ＋ds w s w s i i s ⎰∞∞-Γ+--22)(,,)()(απ＋ds w s ⎰∞∞-Γ+-Γ22)(1π＝ds w s w s i s ⎰∞∞-Γ+--22)(,)()(1απ＋ds w s w s s ⎰∞∞-Γ+-Γ+-22)(,,)()(1απ在此我們只要比較虛部即可（因為知道到時候的虛部就是我們要的θ(w)）ds w s w s s ⎰∞Γ+---22)(,)()(1απds w s w s s ⎰∞-Γ+---22)(,)()(1απ＝ds w s w s s ⎰∞Γ+---022)(,)()(1απds w s w s s ⎰∞-Γ+-----022)(,)()(1απ，又α,（-s ）＝α,（s ） ＝ds w s w s s ⎰∞Γ+---22)(,)()(1απ＋ds w s w s s ⎰∞Γ+++022)(,)()(1απ＝s s d w s w s w s w s )(,02222])()([1απ⎰∞Γ+++-Γ+--- ＝s s d ws w s w w ws ws )(,022*******])2()(2224[1απ⎰∞-Γ++Γ----此為加了複數微擾項後的K-K relatinon故)(21)()(ln ln w w w i R r θ+=帶入上式不會有θ(w)發散的情形，只要適當的選取Γ值（事實上Γ的大小與θ(w)的半高寬有關）。
