都可以通过如下方法来进行研究:将一束高度准直的单色光(例如激光束)射入到无亮光的水中,并测量光通量或辐射照度的分布情况。因为任何进入到海水中的光都相当于许多准直单色光束的适当叠加,故这种研究方法可以解决诸如海水中日光分布、人造水下光源光束的分布等问题。机载激光雷达海图测深或探测水下目标,所使用的激光束虽有一定发射角, 但其传输规律仍可以用准直光束的传输规律来描述。单色光的辐射照度E的衰减简述为 E(r)=E0exp(-C·r)=磊exp(-r/a/,) (2.5) 式中,三(r)为与参考点相距r处辐射照度;C为总衰减系数,并且是波长函数, C(A)=口(A)+,(∞;AL=I/C称为衰减长度【”。引起准直光束在海水中传输的衰减机理,主要是由于海水中被溶解物(有机物和无机物)、悬浮物和纯水对光束的吸收和散射。散射是指仅让光子的传输方向发生变化,而不改变光子的其他特性的随机过程,也就是说,通过散射,被散射的光子并没有消失,而仍然存在于水中,只是此光子已偏离了准直方向。海水中光束的散射主要源于透明的生物组织和那些大小与波长可以比拟的微粒。由于散射作用的影响,描述准直光束所形成的水下光场的能量衰减就不能简单地用光束衰减系数C了。当然,准直光束通过一定距离后,仍保持准直状态的光束的能量衰减,还是由光束衰减系数C描述。但由准直状态剥离出来的自由光子能量的衰减过程则需要由漫射系数七描述。对漫射系数七的理解,可以认为,光子按衰减系数七走过路程,,实际上等效于光子在无散射损耗时,经多次散射走过的总路程之,乘上海水吸收系数盯,即扫=al【Il。 2.6海水介质中散射效应的分类以上讨论的海水介质中粒子的散射特性均是对单粒子而言的,但海水介质是一个由具有吸收本领且形状无规则随即取向的粒子组成的复杂色散系统,虽然我们运用米氏理论将散射粒子与光子之间的作用简化为球形粒子之间的碰撞作用,且忽略了湍流 7
全文预览
