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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

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