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目录1

第一章 大气散射综述1

1.1 散射的作用2

1.2 辐射度学与光度学基础3

1.2.1 标准术语4

1.2.2 几何方面的考虑5

1.2.3 辐射度学的量7

1.2.4 辐射亮度的进一步研究12

1.2.5 眼睛的反应14

1.2.6 光度学的量16

1.3 散射的主要特征21

1.3.1 散射过程的性质21

1.3.2 散射的类型24

1.3.3 粒子群的散射25

1.3.4 散射与吸收之间的区别27

1.4 大气中的散射28

1.4.1 角散射与偏振28

1.4.2 总散射与衰减31

1.4.3 衰减的其他度量法33

1.4.4 透射比和光学厚度35

1.5.1 空气光37

1.5 沿大气路径的能见度37

1.5.2 目标-背景对比度40

1.5.3 视觉阈41

1.5.4 视程与气象视距45

1.5.5 点源的能见度48

1.6 大气光学文献49

1.6.1 教科书与专著50

1.6.2 学会期刊与技术杂志50

1.6.3 科学和工程技术报告52

第二章 大气的结构和成分55

2.1.1 分子参量56

2.1 动力理论的基本参量56

2.1.2 气压、体积和温度60

2.1.3 Maxwell-Boltzmann分布63

2.1.4 大气定律66

2.2 大气层67

2.2.1 对流层68

2.2.2 平流层及其以上71

2.2.3 恒常气体成分73

2.2.4 可变气体成分75

2.2.5 水汽的性质和测量78

2.3.1 等密度模式84

2.3 大气模式84

2.3.2 等温模式85

2.3.3 多元模式87

2.3.4 美国标准大气89

2.4 铅直大气的量度93

2.4.1 恒常气体的垂直廓线94

2.4.2 可变气体的垂直廓线95

2.4.3 大气折简高度100

2.5 光学路径的定量处理102

2.5.1 地球坐标系、折射和地平几何图形102

2.5.2 大气散射的几何分析108

2.5.3 等效路径：地球表面近似为平面110

2.5.4 等效路径：地面为球面114

第三章 大气中的粒子122

3.1 霾气溶胶的来源和性质122

3.1.1 尘埃粒子及其来源123

3.1.2 吸湿性粒子及其来源126

3.1.3 凝结核的尺度特性129

3.1.4 粒子的清除过程135

3.2 霾粒子谱141

3.2.1 粒子尺度和浓度的度量142

3.2.2 指数谱分布函数146

3.2.3 幂指数律谱分布函数148

3.2.4 测量和推演得的谱分布151

3.3 霾气溶胶的垂直分布156

3.3.1 来自取样和光学探测的资料157

3.3.2 平均的浓度随高度的关系161

3.3.3 霾的模式垂直廓线164

3.4 雾滴、云滴和雨滴的特征166

3.4.1 雾的来源和分类167

3.4.2 雾滴谱分布168

3.4.3 云的分类和云滴谱分布173

3.4.4 雨滴的谱分布181

第四章 分子的Rayleigh散射186

4.1 Rayleigh和散射理论186

4.2 分子偶极子的辐射189

4.2.1 散射元模型189

4.2.2 偶极矩及次波193

4.2.3 偶极矩和折射率196

4.3 Rayleigh散射截面197

4.3.1 角散射截面198

4.3.2 总散射截面200

4.4.1 偏振光的角散射系数202

4.4 体散射系数202

4.4.2 非偏振光的角散射系数204

4.4.3 总散射系数207

4.4.4 分子的各向异性和相函数209

4.5 Rayleigh散射函数表212

4.5.1 相函数和角散射系数212

4.5.2 总散射系数和折射率项213

4.5.3 温度、气压和高度订正214

4.6 大气中的Rayleigh散射215

4.6.1 光学厚度和大气浑浊度216

4.6.2 分子大气的天空辐射218

4.6.3 天光的偏振222

4.6.4 天光强度和偏振的研究226

第五章 单分散系的Mie散射228

5.1 Mie理论的发展历史229

5.2 理论基础和物理参数230

5.2.1 粒子散射的理论基础和辐射度学231

5.2.2 粒子的尺度参数和形状234

5.2.3 折射率的可用数据237

5.3 强度分布函数242

5.3.1 函数的表达式242

5.3.2 函数的实用表达方式244

5.3.3 角度关系、偏振和吸收245

5.3.4 已出版的强度函数表248

5.4 单分散系的角散射250

5.4.1 角散射截面250

5.4.2 Rayleigh散射和Mie散射截面的255

比较255

5.4.3 体角散射系数256

5.4.4 高阶Tyndall谱257

5.5 单分散系的总散射260

5.5.1 散射截面和效率因子260

5.5.2 关于散射效率因子的进一步讨论264

5.5.3 吸收、消光和光压的效率因子265

5.5.4 根据光学原理的近似处理268

5.5.5 体散射和消光系数273

5.5.6 已出版的效率因子的数值表274

第六章 大气中多分散系的Mie散射276

6.1 霾气溶胶的角散射276

6.1.1 相函数和Stokes参数276

6.1.2 关于偏振的进一步考虑281

6.1.3 粒子尺度为幂指数律分布时的函数283

6.1.4 霾大气的角散射289

6.2.1 粒子尺度为幂指数律分布时的函数293

6.2 霾气溶胶的总散射和消光293

6.2.2 消光系数随波长的变化298

6.2.3 霾大气的光学厚度306

6.2.4 已出版的霾大气散射函数表308

6.3 雾的总散射和消光310

6.3.1 气象视距和雾含水量的关系310

6.3.2 消光及其与波长的关系314

6.4 云的散射和消光318

6.4.1 云的角散射特性319

6.4.2 云的总散射和消光324

6.4.3 激光雷达和云的反射比330

6.4.4 已出版的云散射函数表334

附录A 大气散射测量索引336

A.1 霾的角散射337

A.1.1 白天天空的辐射亮度337

A.1.2 日蚀时的天空辐射亮度338

A.1.3 曙暮光时的天空辐射亮度338

A.1.4 天光的偏振339

A.1.5 漫射透射339

A.1.6 角度浑浊度计测量339

A.2 霾的总散射和消光340

A.2.1 直接透射：太阳光源340

A.2.3 对比度和能见度341

A.2.2 直接透射：人工光源341

A.2.4 积分浑浊度计测量342

A.3 雾的散射和消光342

A.4 云和降水的散射和消光343

A.4.1 云的角散射和消光344

A.4.2 雨和雪的消光344

A.5 大气气溶胶的光学探测345

A.5.1 探照灯光束345

A.5.2 激光光束345

附录B 重要的物理常数347

附录C 长度和面积的单位换算348

附录D 白天辐射通量的光谱视觉效率350

附录E 美国标准大气-1962：温度、气压和密度随高度的分布353

附录F 大气温度、气压和密度的月平均垂直分布355

附录G 中纬度水分的年平均垂直分布363

附录H Rayleigh角散射系数和相函数364

附录I Rayleigh总散射系数和折射率项367

附录J 散射效率因子370

附录K 主要符号表375

英汉译名对照表379

参考文献382