Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (СП)"

Спектрозональная аэрофотосъёмка

Спектрозона'льная аэрофотосъёмка, фотографирование местности с воздуха одновременно в нескольких зонах спектра электромагнитных волн. С. а. эффективнее аэрофотосъёмки в одной отдельно взятой спектральной зоне, поскольку отражательная способность наземных природных и искусственных образований изменяется в зависимости от длины волны, причём эта закономерность проявляется в качественном и количественном отношении по-разному для различных объектов. В силу этого часть последних может быть зафиксирована на аэроснимке с требующимся утрированным контрастом при фотографировании в одном диапазоне световых лучей, часть – в другом и т. д. (см. Спектрозональная фотография). Соответственно для выбора при съёмке наиболее подходящих для данного случая зон спектра необходимо знать коэффициенты спектральной яркости интересующих объектов снимаемой территории (при тех или иных её сезонных аспектах и атмосферно-оптических условиях).

  Основной вид С. а. – цветная спектрозональная съёмка (см. Цветная аэрофотосъёмка) — разработан во время 2-й мировой войны 1939—45 для распознавания по аэроснимкам замаскированных предметов, а затем получил широкое применение для хозяйственных и научных целей. В настоящее время цветную С. а. производят обычным аэрофотоаппаратом (с жёлтым или красным светофильтром) на аэроплёнке, имеющей на единой подложке два или больше эмульсионных слоя, различающихся по спектральной чувствительности и содержащих такие компоненты, которые при цветном проявлении образуют красители, дополнительные друг другу по цвету. Таким путём обеспечивается получение на одном аэроснимке общего цветного изображения без потери деталей каждого из совмещенных однозональных изображений. Наибольшее распространение из двухслойных спектрозональных аэроплёнок имеют негативные типа «панхром плюс инфрахром» со слоями, чувствительными к излучению в красной (570—690 ммк) и ближней инфракрасной (670—820 ммк) зонах спектра; из трёхслойных спектрозональных аэроплёнок – негативные (в СССР) и обратимые (за рубежом, называемые там «ложно-цветными» или «цветными-инфракрасными»), причём те и другие типа «ортохром плюс панхром плюс инфрахром», т. е. с добавлением слоя, чувствительного к излучению в зелёной (500—600 ммк) зоне спектра. При печати со спектрозональных аэроплёнок используют обычные цветные (многослойные) или специальные спектрозональные (двухслойные) фотобумаги и позитивные плёнки. На отпечатках аэроснимков и на оригинальных аэрофильмах (на обратимой плёнке) наземные объекты воспроизводятся в преобразованных условных цветах, характеризующихся большим разнообразием, постоянством и соответствием объектам, чем ахроматические тона на черно-белых аэроснимках (ср. аэроснимки). Цветные спектрозональные аэроснимки наряду с преимуществами для дешифрирования характеризуются и достаточно высокими измерительными качествами, что предопределяет возможность их широкого использования в фотограмметрии. В Сов. Союзе цветная С. а. применяется главным образом в лесном и сельском хозяйстве, при геологических и топографических работах.

  Разработан и успешно внедряется вариант С. а., при котором воздушное фотографирование осуществляется синхронно тремя или более сблокированными аэрофотоаппаратами (или одним многообъективным) на нескольких черно-белых аэроплёнках, чувствительных к излучению в разных зонах спектра. Экспонируют эти аэроплёнки с использованием целой серии различных светофильтров, специально подбираемых по спектральной характеристике в целях выделения или исключения при данной аэросъёмке тех или иных узких диапазонов световых лучей. Таким путём обеспечивается изготовление комплекта сопоставимых аэроснимков, содержащих в совокупности наибольшую информацию с заснятой территории. Этот вариант С. а. получил название многоканальной аэрофотосъёмки (в переводной литературе её также именуют многозональной, мультиспектральной и т. и.).

  Лит.: Михайлов В. Я., Аэрофотография и общие основы фотографии, 2 изд., М., 1959; Гольдман Л. М., Применение цветной аэросъёмки для изучения местности, М., I960 (Тр. ЦНИИГАиК, в. 137); Самойлович Г. Г., Применение аэрофотосъёмки и авиации в лесном хозяйстве, 2 изд., М., 1964; Зайцев Ю. А., Мухина Л. А., Применение цветной и спектрозональной аэрофотосъёмки в геологических целях, М., 1966; Гольдман Л. М., Топографическое дешифрирование цветных аэроснимков за рубежом, М., 1971; Кучко А. С., Аэрофотография, М., 1974; Толчельников Ю. С., Оптические свойства ландшафта, Л., 1974; Manual of color aerial photography. Wash., 1968.

  Л. М. Гольдман.

Аэроснимки с натуральным (цветные) и преобразованным (спектрозональные) цветовоспроизведением местности, полученные в летнее время. Оптимальные случаи применения аэроснимков данных типов. Слева – среднегорный участок с обнаженными пестроцветными грядами коренных пород (мергели – красноватые, песчаники – серые). Справа – равнинный озерно-болотный участок с древесно-кустарниковой растительностью (ельники – зеленые, березнями – кирпично-красные).

Аэроснимки одного и того же участка местности: слева – обычный, справа – инфрахроматический. На рисунке справа деревья четко разделены на хвойные (более тёмные) и лиственные (светлые), тёмное пятно в центре – водоём, который на обычном снимке сливается с общим фоном.

Аэроснимки с натуральным (цветные) и преобразованным (спектрозональные) цветовоспроизведением местности, полученные в летнее время. Аэроснимки одного и того же всхолмленного участка в полосе смешанных лесов; видны небольшой населенный пункт, перелески, поля и др. На цветном аэроснимке (слева) дома распознаются уверенно, древостои по породам на разделяются, посевы мало дифференцируются. На спектральном аэроснимке (справа) дома распознаются не полностью, древостои разделяются благодаря условной цветопередаче (сосняки – темно-зеленые, дубравы – желто-коричневые), посевы дифференцируются.

Спектрозональная фотография

Спектрозона'льная фотогра'фия, специальный вид фотографической съёмки. Состоит в фотографировании объекта одновременно в нескольких (минимум в двух) зонах спектра с целью выявления или усиления тех различий между деталями объекта, которые не фиксируются при обычной фотосъёмке в видимых лучах. Указанные зоны при С. ф. выбирают с учётом оптических характеристик объекта и целей съёмки, причём в одних случаях может потребоваться фотографирование в видимой и невидимой частях спектра, в других – в избранных узких зонах видимой его части. Для С. ф. применяются как черно-белые, так и цветные фотоматериалы. В черно-белом варианте могут быть получены цветоделённые изображения (см. Цветоделение) в нескольких зонах спектра, в том числе в той, где различие изучаемых деталей и их фона максимально; полученные раздельные негативы совмещают и рассматривают непосредственно или, при избирательном изучении, через соответствующие фильтры в хромоскопе. В цветном варианте цветоделённые изображения совмещены с момента их получения, т. к. для этого используют специальные двухслойные или трёхслойные (с включением слоя, чувствительного к инфракрасным лучам) цветофотографические материалы, называются спектрозональными. При съёмке на этих материалах регистрируется не вся спектральная область отражения света объектом, а только отдельные её зоны, и поэтому цвета объекта передаются с заведомым искажением; однако именно эти искажения обусловливают возможность выявления изучаемых деталей.

  С. ф. применяется при аэрофотосъёмке природных объектов (посевов, лесов, почв и т. п., см. Спектрозональная аэрофотосъёмка). Важную роль С. ф. играет при съёмке поверхности Земли и планет с космических летательных аппаратов и искусственных спутников Земли (см. также Космическая съёмка). Кроме того, С. ф. начинают использовать при микрофотосъёмке биологических объектов и шлифов минералов, содержащих вкрапления. Исследуются возможности С. ф. в рентгеновских лучах на обычных трёхслойных цветофотографических материалах; при этом различиям цвета изображения соответствуют разные глубины проникновения излучения (через один, два или три эмульсионных слоя соответственно), а следовательно, и разное ослабление излучения рентгенографируемым объектом.

  Лит. см. при ст. Спектрозональная аэрофотосъёмка.

  А. Л. Картужанский.

Спектрокомпаратор

Спектрокомпара'тор, см. Компаратор.

Спектрометр

Спектро'метр (от спектр и ...метр), в широком смысле – устройство для измерений функции распределения некоторой физической величины f по параметру х. Функция f(x) может определять распределение электронов по скоростям (бета-спектрометр), атомов по массам (масс-спектрометр), гамма-квантов по энергиям (гамма-спектрометр), энергии световых потоков по длинам волн l (оптический спектрометр) и т. п. В узком смысле С. называют спектральные приборы для измерений оптических спектров f(l) с помощью фотоэлектрических приёмников излучения.

Спектрометрия

Спектроме'три'я (отспектр и ...метрия), научная дисциплина, разрабатывающая теорию и методы измерений спектров. В оптическом диапазоне длин волн С. объединяет разделы прикладной спектроскопии, метрологии и теории линейных систем. С. служит для обоснования выбора принципиальных схем спектральных приборов и оптимизации методов расчёта.

  Лит.: Харкевич А. А., Спектры и анализ, М. – Л., 1952; Хургин Я. И., Яковлев В. П., Финитные функции в физике и технике, М., 1971.

Спектросенситометр

Спектросенсито'метр, прибор, сообщающий фотоматериалу строго дозированные и меняющиеся по определённому закону экспозиции в монохроматическом свете. Получаемые т. о. спектросенситограммы измеряют на денситометре и используют для построения семейств монохроматических характеристических кривых и т. н. кривых спектральной чувствительности (см. Сенситометрия). В отличие от сенситометра, С. включает спектрограф, разлагающий излучение источника света в спектр. Спектральную чувствительность фотоматериалов в видимом и близком инфракрасном диапазонах длин волн определяют С. со спектральными призмамииз стекла, а для ультрафиолетового (УФ) диапазона призмы изготовляют из кварца. В СССР для спектросенситометрических испытаний черно-белых фотоматериалов (ГОСТ 2818—45) используют С. типа ИСП-73 (рис.) в видимом диапазоне и типа ФСР-9 в УФ диапазоне.

Оптическая схема спектросенситометра ИСП-73: 1 – источник света (ленточная лампа накаливания); 2 – двухлинзовый конденсор; 3 – дисковый затвор с выдержками 0,05, 0,2 и 1,0 сек; 4 – револьверный диск с набором дырчатых диафрагм; 5 – входная щель спектрографа; 6 – объектив коллиматора; 7 – призмы; 8 – объектив камеры спектрографа.

Спектроскопии институт

Спектроскопи'и институ'т Академии наук СССР (ИСАН), научно-исследовательское учреждение, в котором ведутся работы по оптической спектроскопии. Создан в 1968 в Академгородке Подольского района Московской обл. на базе лаборатории Комиссии по спектроскопии АН СССР. Основные направления – атомная спектроскопия, молекулярная спектроскопия, спектроскопия твёрдого тела, лазерная спектроскопия, спектральное приборостроение. Выполнены исследования (1975) по спектроскопии высокоионизованных атомов и электронных переходов сложных молекул, нелинейной спектроскопии высокого разрешения, разработаны физические основы лазерных методов разделения изотопов и получения сверхчистых веществ, созданы новые методики спектрального анализа химического состава и строения вещества.

Спектроскопия

Спектроскопи'я (от спектр и ...скопия), раздел физики, посвященный изучению спектров электромагнитного излучения. Методами С. исследуют уровни энергии атомов, молекул и образованных из них макроскопических систем и квантовые переходы между уровнями энергии, что даёт важную информацию о строении и свойствах вещества. Важнейшие области применения С. – спектральный анализ и астрофизика.

  Возникновение С. можно отнести к 1666, когда И. Ньютон впервые разложил солнечный свет в спектр. Важнейшие этапы дальнейшего развития С. – открытие и исследование в начале 19 в. линий поглощения в солнечном спектре (фраунгоферовых линий), установление связи спектров испускания и поглощения (Г. Р. Кирхгоф и Р. Бунзен, 1859) и возникновение на её основе спектрального анализа. С его помощью впервые удалось определить состав астрономических объектов – Солнца, звёзд, туманностей. Во 2-й половине 19 – начале 20 вв. С. продолжала развиваться как эмпирическая наука, был накоплен огромный материал об оптических спектрах атомов и молекул, установлены закономерности в расположении спектральных линий и полос. В 1913 Н. Бор объяснил эти закономерности на основе квантовой теории, согласно которой спектры электромагнитного излучения возникают при квантовых переходах между уровнями энергии атомных систем в соответствии с постулатами Бора (см. Атомная физика). В дальнейшем С. сыграла большую роль в создании квантовой механики и квантовой электродинамики, которые, в свою очередь, стали теоретической базой современной С.

  Деление С. может быть произведено по различным признакам. По диапазонам длин волн (или частот) электромагнитных волн в С. выделяют радиоспектроскопию, охватывающую всю область радиоволн; оптическую С., изучающую спектры оптические и содержащую инфракрасную спектроскопию, С. видимого излучения и ультрафиолетовую спектроскопию, рентгеновскую спектроскопиюи гамма-спектроскопию. Специфика каждого из этих разделов С. основана на особенностях электромагнитных волн соответствующего диапазона и методах их получения и исследования: в радиоспектроскопии применяются радиотехнические методы, в рентгеновской – методы получения и исследования рентгеновских лучей, в гамма-спектроскопии – экспериментальные методы ядерной физики, в оптической С. – оптические методы в сочетании с методами современной радиоэлектроники. Часто под С. понимают лишь оптическую С.

  В соответствии с различием конкретных экспериментальных методов выделяют отдельные разделы С. В оптической С. – интерференционную С., основанную на использовании интерференции и применении интерферометров, вакуумную спектроскопию, Фурье-спектроскопию, спектроскопию лазерную, основанную на применении лазеров. Одним из разделов ультрафиолетовой и рентгеновской С. является фотоэлектронная спектроскопия, основанная на анализе энергий электронов, вырываемых из вещества при поглощении ультрафиолетовых и рентгеновских фотонов.

  По типам исследуемых систем С. разделяют на атомную, изучающую атомные спектры, молекулярную, изучающую молекулярные спектры, С. веществ в конденсированном состоянии (в частности, спектроскопию кристаллов). В соответствии с видами движения в молекуле (электронное, колебательное, вращательное) молекулярную С. делят на электронную, колебательную и вращательную С. Аналогично различают электронную и колебательную С. кристаллов. В С. атомов, молекул и кристаллов применяют методы оптической С., рентгеновской С. и радиоспектроскопии .

  Особую область исследований представляет ядерная спектроскопия, в которую включают гамма-, альфа– и бета-спектроскопии; из них только гамма-спектроскопия относится к С. электромагнитного излучения.

  Лит.: Ельяшевич М. А., Атомная и молекулярная спектроскопия, М., 1962; Герцберг Г., Спектры и строение простых свободных радикалов, пер. с англ., М., 1974. См. также лит. при статьях Инфракрасная спектроскопия, Комбинационное рассеяние света, Ультрафиолетовое излучение, Спектроскопия кристаллов, Рентгеновская спектроскопия, Гамма-спектроскопия, Атомные спектры, Молекулярные спектры.

  М. А. Ельяшевич.

Спектроскопия кристаллов

Спектроскопи'я криста'ллов, раздел спектроскопии, посвященный изучению квантовых переходов в системе уровней энергии кристаллических тел и сопутствующих им физических явлений. С. к. – важный источник информации о свойствах и строения кристаллов. Её теоретической основой является квантовая теория твёрдого тела. В С. к. широко используется теория групп, которая позволяет учесть свойства симметрии кристаллов, т. е. установить симметрию волновых функций для энергетических уровней и найти отбора правила для разрешенных переходов между ними. Для С. к. характерно разнообразие экспериментальных методов, включающих использование низких температур, лазеров (как источников возбуждения), фотоэлектрического счёта фотонов, модуляционных методов регистрации спектров (см. Спектральные приборы), синхротронного излучения и т. д.

  Многообразие в кристалле частиц и квазичастиц с сильно различающимися характерными энергиями обусловливает поглощение и испускание квантов электромагнитной энергии в широком диапазоне частот от радиоволн до g-излучения. Малые кванты энергии связаны в основном с магнитными взаимодействиями частиц и изучаются радиоспектроскопическими методами (см. Радиоспектроскопия). Рентгеновская спектроскопияизучает переходы электронов на внутр. оболочки атомов и ионов, образующих кристалл. Гамма-излучение связано с переходами между ядерными уровнями. Однако обычно под С. к. понимают оптическую спектроскопию, охватывающую диапазон электромагнитных волн от далёкой инфракрасной до дальней ультрафиолетовой областей.

  В С. к. исследуются спектры поглощения, отражения, люминесценции и рассеяния (см. Спектры кристаллов), а также влияние на них различных внешних воздействий: электрического поля (Штарка эффект), магнитного поля (Зеемана эффект), всестороннего сжатия кристалла и направленных деформаций (пьезоспектроскопический эффект). Исследуется также зависимость спектра кристалла от температуры (изменение структуры, сдвиги и уширения полос, изменения интенсивности) и поляризации света. После поглощения света в кристалле развиваются процессы релаксации и передачи энергии возбуждения. Для их исследования важны временные измерения спектральных характеристик, позволяющие найти времена жизни определённых состояний, времена релаксации и т. д. Если во взаимодействии с излучением принимает участие несколько частиц, взаимодействующих также между собой, то возникают кооперативные явления.

  С. к. изучает влияние дефектов в кристаллах (как существующих в реальном кристалле, так и намеренно создаваемых для придания кристаллу определённых свойств, например введением примесей) на их спектры. Спектры тонких кристаллических плёнок и кристаллов малых размеров могут обладать особенностями (влияние поверхности). Наряду с однофотонными процессами при возбуждении кристалла лазерным излучением можно наблюдать также многофотонные процессы, при которых в одном акте рождается или исчезает несколько фотонов. Изучаются также различные нелинейные эффекты в кристаллах.

  С. к. позволяет получить информацию о системе энергетических уровней кристалла, о механизмах взаимодействия света с веществом, о переносе и преобразовании энергии, поглощённой в кристалле, и её изменениях (фазовые переходы), о фотохимических реакциях и фотопроводимости. С. к. позволяет также получить данные о структуре кристаллической решётки, о строении и ориентации различных дефектов и примесных центров в кристаллах и т. д. На данных С. к. основаны применения кристаллов в квантовой электронике, в качестве люминофоров, сцинтилляторов, преобразователей световой энергии, оптических материалов, ячеек для записи информации. Методы С. к. используются в спектральном анализе.

  Лит.: Феофилов П. П., Поляризованная люминесценция атомов, молекул и кристаллов, М., 1959; Филипс Дж., Оптические спектры твёрдых тел в области собственного поглощения, пер. с англ., [М.], 1968; Ребане К. К., Элементарная теория колебательной структуры спектров примесных центров кристалла, М., 1968; Каплянский А. А., Броуде В. Л., Спектроскопия кристаллов, в кн.: Физический энциклопедический словарь, т. 5, М., 1966; Кардона М., Модуляционная спектроскопия, пер. с англ., М., 1972; Бальхаузен К., Введение в теорию поля лигандов, пер. с англ., М., 1964; Пуле А., Матье Ж. – П., Колебательные спектры и симметрия кристаллов, пер. с франц., М., 1973.

  Н. Н. Кристофель.

Назад к карточке книги "Большая Советская Энциклопедия (СП)"