红外辐射在大气中的传输

红外辐射在到达红外传感器之前会被大气中的某些气体选择性吸收。大气中的悬浮颗粒会散射光。尽管吸收和散射的机制不同，但这两者的作用主要是减弱红外辐射。另外，大气路径本身的红外辐射会与目标辐射叠加，这会削弱目标与背景之间的对比度。

红外辐射在实际大气中的传播过程非常复杂。它取决于引起吸收的分子的类型和浓度，大气中悬浮颗粒的大小，特征和密度，以及沿传输路径的点的温度和压力。它也与距离和波长有关。

大气散射是由大气分子和大气中的悬浮颗粒引起的。当粒子半径

时，这种散射称为瑞利散射。瑞利散射粒子主要是气体分子，因此被称为分子散射。分子散射与

成反比，即短波散射比长波散射强。对于可见光，由于其波长短，所以瑞利散射非常严重，因此天空在中午时显示为蓝色，晚上时显示为红色。对于中远红外区域的红外辐射，基本上可以忽略瑞利散射。当r与

大小相同时，散射变为Mie散射，并且云中的云和雾大气的水滴大小大约与0.76〜14

的红外辐射波长相似，所以三重散射严重。

（1）大气红外吸收光谱和大气窗口

在红外波段，吸收比散射要严重得多。根据分子物理学理论，吸收是入射辐射与分子系统之间相互作用的结果。当辐射穿过整个大气层时，会产生极强的选择性吸收。其中，对红外线的吸收的是H2O，其次是CO2和O3，并且诸如CO，O2，N2O和CH4的分子仅在特定条件下才能吸收更多的光。在下图的大气传输光谱分析中，主要存在三个窗口，对各种气体的吸收较弱：2.1〜2.5

，3〜5

，8〜14

，在这三个窗口中，大气对红外线相对透明。

（2）大气传输

红外辐射穿过大气层的衰减和传输距离大气，大气的相对湿度和物体的温度有关。下图是相同湿度下不同透射距离后红外辐射光谱的透射分布。

（3）大气透射率的计算

即使辐射是在三个大气中Windows Media传输也会有一定的能量衰减。通过大气的辐射的未吸收和衰减的能量与总辐射能之比称为“大气透射率”。大气传输可以视为符合指数定律，如以下公式所示：

公式，

是衰减系数，通常是波长

of和距离x的函数。零距离向下

。由此，可以获得大气透射率

为

此公式可以描述单色辐射下的吸收和某个吸收带的吸收（如果吸收与波长无关）。有一束波长为

和功率