qm01 brain01 光子转化成光电子的时间（这是一个统计量，是以能级寿命衡量的

光谱测量小问题

已有 456 次阅读 2012-11-25 01:06 |系统分类:科研笔记|关键词:测量 光谱

孙刚在他的博文“光谱测量小问题 ”中讨论了光谱测量和环境的关系。http://blog.sciencenet.cn/blog-226361-635515.html
他的回答算是可以得60分，但是没有切中要害。这个博客应该理解为孙刚博文的补充，而非纠正。我不是做工程的，我只是希望从物理学角度阐述光谱测量中的物理问题。


探测器测量的是波长或者频率发布，在不好的天气下(可能是雨雪雾天气), 空气中的水珠、水汽、尘埃等会反射/折射光子，但是不会改变它的频率 (不排除少数物理吸收光子并发射发光的可能性，假设很小)。所以天气会影响探测器收集到的信号的强度，但是不会影响它的有无。反射率和折射率和光子的频率有关，所以得到的光谱和晴天的光谱肯定有很大的不同。
用数学来说，测量到的光谱为


I(ω)=S0(ω) ×ϵ(ω)×D(ω)


其中，S0(ω) 为理想光源发光，ϵ(ω) 为天气的透射系数，D(ω) 为探测器量子效率。ϵ(ω) 可能和大气的温度，湿度，压强等参数有关系。如果需要用光谱方法监控环境的参数，那么ϵ(ω) 是需要考虑进去的。在实际工程应用中是有方法考虑这个问题的。


那么环境的涨落起伏对光谱测量有什么影响？ 我不认为这种涨落的影响会很大，大气的局部变化确实很复杂，但是它的总体影响在平均以后就小了，所以这应该是一个很好的近似。探测器接收到光子到转化成电子的时间为纳秒(10−9 秒)量级，但是大气的变化率应该为0.1秒量级。尽管我们在测量的时候要对一段时间做积分，比如10秒，所收集的信号是这10秒的平均值，应该是当时环境很好的描述。但是需要注意，在恶劣天气下，不同时刻测量到的信号都是不一样的，这不能归结于光谱仪的不准确，相反，应该理解为光谱仪对环境忠实描述的结果。


散射和波产有很大的关系，比如短波容易被散射，但是长波则不会。这是为什么在通讯的时候用长波而不用短波。2004年，美国政府将THz科技评为“改变未来世界的十大技术”之一，现在这种技术也对中国完全限制，它的很多优点都和它的长波长有关。在实际操作中，选择合适的波段也很重要, 不同的应用所需要的波长也不一样。如果需要用光谱测量空气中有害物质的浓度，必须选择和这种有害物质匹配的波长。


本文引用地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-709494-635930.html
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[5]徐晓  2013-10-5 21:00

对【1】楼，龚明是对的，那是光子转化成光电子的时间（这是一个统计量，是以能级寿命衡量的）。

[4]mirrorliwei  2012-11-25 11:07

原题里是要测反射系数呢。S0是（照明）光源的谱分布，晴天与否与此有关。

[3]吕喆  2012-11-25 10:11

》》比如段波的容易被散射，
~~~~~~~~~~~~~~~~
短波！

[2]mirrorliwei  2012-11-25 07:37

测量到的光谱为I(ω)=S0(ω) ×ϵ(ω)×D(ω)xη(ω)，η(ω)为被测量物体的反射率。不是么？

博主回复(2012-11-25 10:50)：包括在S0 中。

[1]mirrorliwei  2012-11-25 01:36

【光子到转化成电子的时间为纳秒(10−9秒)量级】？说光电子慢多了，说电信号又有些快。
I(ω)=S0(ω) ×ϵ(ω)×D(ω)公式里最要紧的一项丢掉了。作为准专业的博主是否太不敬业了呢？

博主回复(2012-11-25 01:41)：你理解错了。谢谢。