從上一節(jié)的內(nèi)容和圖2-1可以看出,大氣對輻射的吸收包括了原子共振吸收和分子帶吸收兩種。 LM2734YMKX而從第1章的紅外光譜一節(jié)中我們已經(jīng)了解到,原子的能級躍遷對應(yīng)的是可見光和紫外線甚至更短波長的電磁輻射,故而大氣的原子共振吸收主要是對大氣中傳輸?shù)目梢姽夂妥贤饩�的吸收;而分子的振動和轉(zhuǎn)動能級躍遷對應(yīng)的則是被稱為振動-轉(zhuǎn)動光譜的紅外輻射,所以大氣對紅外輻射的吸收作用主要表現(xiàn)為分子帶吸收。量子學(xué)說指出,并非任意兩能級間都能進(jìn)行躍遷,這種躍遷需要遵循一定的規(guī)律,即所謂選律。大氣中的氣體分子要對紅外輻射進(jìn)行吸收,必須同時滿足以下兩個基本條件:

   (1)分子振動或轉(zhuǎn)動的頻率與紅外光譜段內(nèi)某一譜線的頻率相等;

   (2)對紅外光譜,分子振動/轉(zhuǎn)動過程中,必須引起分子電偶極矩的變化,分子才能在兩種能級間躍遷,進(jìn)而吸收紅外輻射。

   下面先簡要解釋一下上面提到的一個新概念――分子電偶極矩。

   任何物質(zhì)的分子就其整個分子而言,是呈電中性的,但由于構(gòu)成分子的各原子因價電子得失的難易,而表現(xiàn)出不同的電性,分子也因此而顯現(xiàn)不同的極性。通常用分子的電偶極矩u來描述分子極性的大小:

   式中:g為分子中正電性原子的電量總和或負(fù)電性原子的電量總和;d為分子的正負(fù)電荷原子以電荷量為權(quán)重的重心間的距離,如圖2-9所示。地球大氣層中含量最豐富的氮、氧、氬等氣體分子是對稱的,它們的振動或轉(zhuǎn)動不引起電偶極矩的變化,故而不會吸收紅外輻射。大氣中含量相對較少的水蒸   ,氣、二氧化碳、臭氧、甲烷、氧化氮、一氧化碳等非對稱分子,其某些形式的振動或轉(zhuǎn)動會引起電偶極矩變化,從而對紅外輻射產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸收[3]。本書中將重點(diǎn)分析大氣層中對紅外光電探測系統(tǒng)影響最為嚴(yán)重的兩種紅外輻射吸收氣體,即二氧化碳(Co2)和水蒸氣(H20)。