la radiación lección 2 Teledetección Dpto. de Ingeniería Cartográfica Carlos Pinilla Ruiz 1 Ingeniería Técnica en Topografía

Transcripción

1 Dpto. de Ingenieía Catogáfica la adiación Calos Pinilla Ruiz 1 lección 2 Ingenieía Técnica en Topogafía

2 la adiación Calos Pinilla Ruiz 2 Dpto. de Ingenieía Catogáfica sumaio Ingenieía Técnica en Topogafía Intoducción. Campo lectomagnético. Movimiento Ondulatoio. La Onda lectomagnética. Teoía Cuántica. specto electomagnético.

3 la adiación Calos Pinilla Ruiz 3 Dpto. de Ingenieía Catogáfica sistema de teledetección Un sistema de teledetección se caacteiza po: Ingenieía Técnica en Topogafía misión de adiación electomagnética de una fuente. Inteacción de la adiación con la supeficie. teeste. Inteacción de la adiación con la atmósfea. Recepción de las ondas electomagnéticas.

4 la adiación Calos Pinilla Ruiz 4 Dpto. de Ingenieía Catogáfica sistema de teledección misión (Rad. lectomagnética) Recepción Ingenieía Técnica en Topogafía Inteacción con la atmósfea Inteacción con la mateia

5 la adiación Calos Pinilla Ruiz 5 Dpto. de Ingenieía Catogáfica sistema de teledección Ingenieía Técnica en Topogafía

6 la adiación Calos Pinilla Ruiz 6 Dpto. de Ingenieía Catogáfica las cuato fuezas de la natualeza Ingenieía Técnica en Topogafía Gavitatoia: jecida ente las masas. lectomagnética: jecida ente cuepos cagados elécticamente. Inteacción nuclea fuete: Une los potones dento del núcleo atómico. Inteacción nuclea débil: Une nucleones (quaks) dento del potón o neutón.

7 la adiación Calos Pinilla Ruiz 7 Dpto. de Ingenieía Catogáfica las cuato fuezas de la natualeza Ingenieía Técnica en Topogafía Gavitatoia: jecida ente las masas. lectomagnética: jecida ente cuepos cagados elécticamente. Inteacción nuclea fuete: Une los potones dento del núcleo atómico. Inteacción nuclea débil: Une nucleones (quaks) dento del potón o neutón.

8 la adiación Calos Pinilla Ruiz 8 Dpto. de Ingenieía Catogáfica campo electomagnético tico Ingenieía Técnica en Topogafía Campo: egión del espacio en la que puede definise una función unifome que depende de las coodenadas de posición. Si la magnitud asociada a la posición es una cantidad, el campo se denomina escala. Si a cada posición se le puede asocia un vecto, el campo se denomina vectoial. l campo electomagnético: es el ejecido po una patícula cagada elécticamente.

9 la adiación Calos Pinilla Ruiz 9 Dpto. de Ingenieía Catogáfica los vectoes del campo electomagnético tico Ingenieía Técnica en Topogafía l campo electomagnético queda definido po los vectoes: campo eléctico campo magnético H La fueza ejecida sobe una patícula que se desplaza en el seno de un campo electomagnético es: F = q + v B caga eléctica ( ) velocidad B = μ H vecto inducción magnética pemeabilidad magnética

10 la adiación Calos Pinilla Ruiz 1 Dpto. de Ingenieía Catogáfica las lees de Mawell Ingenieía Técnica en Topogafía Mawell elacionó la luz el electomagnetismo. Las Lees de Mawell (ecuaciones de campo) definen las inteacciones electomagnéticas: Le de Gauss paa el campo eléctico. Le de Gauss paa el campo magnético. Le de induccion de Faada-Hen Le de Ampèe-Mawell.

11 la adiación Calos Pinilla Ruiz 11 Dpto. de Ingenieía Catogáfica le de Gauss paa el campo eléctico div = 1 ε ρ Ingenieía Técnica en Topogafía div = = siendo: ρ = densidad de caga eléctica. ε = constante dieléctica del medio. + + z z

12 la adiación Calos Pinilla Ruiz 12 Dpto. de Ingenieía Catogáfica le de Gauss paa el campo magnético div B = Ingenieía Técnica en Topogafía

13 la adiación Ingenieía Técnica en Topogafía Dpto. de Ingenieía Catogáfica Calos Pinilla Ruiz 13 le de inducci le de inducción de n de Faada Faada-Hen Hen t B ot = k j i z k j i ot z z z z z + + = = = = k t B j t B i t B t B z + + =

14 la adiación Calos Pinilla Ruiz 14 Dpto. de Ingenieía Catogáfica le de inducción n de Faada-Hen igualando témino a témino: z z = B t Ingenieía Técnica en Topogafía z z B = t B = t z

15 la adiación Calos Pinilla Ruiz 15 Dpto. de Ingenieía Catogáfica le de Amp Ampèe-Mawell Ingenieía Técnica en Topogafía ot B = μ ε + t J d μ = ε t J coiente de desplazamiento Vaiación del campo eléctico densidad de coiente: J = σ conductividad eléctica Vaiación de la caga con el tiempo

16 la adiación Calos Pinilla Ruiz 16 Dpto. de Ingenieía Catogáfica le de Amp Ampèe-Mawell en el vacío n el vacío: ρ = J = Ingenieía Técnica en Topogafía div div ot ot B B = = B = t = με t

17 la adiación Calos Pinilla Ruiz 17 Dpto. de Ingenieía Catogáfica el movimiento ondulatoio Ingenieía Técnica en Topogafía La onda es una petubación que se popaga en el espacio. n un campo que desciba una popiedad física que dependa del tiempo, la petubación se popagaá a tavés del espacio. Sea una función que descibe el estado de los puntos de una ecta ξ=ξ(). La función ξ=ξ(-a) tiene la misma foma sólo se difeencia un desplazamiento a. Si a = vt, entonces la función epesenta una cuva que se desplaza sin defomación a lo lago del eje con una velocidad v.

18 la adiación Calos Pinilla Ruiz 18 Dpto. de Ingenieía Catogáfica el movimiento ondulatoio ξ ξ=ξ(). Ingenieía Técnica en Topogafía ξ a ξ=ξ(-a)

19 la adiación Calos Pinilla Ruiz 19 Dpto. de Ingenieía Catogáfica el movimiento ondulatoio Si la función es sinusoidal del tipo: ( vt) = ξ senk( vt) = ξ o Ingenieía Técnica en Topogafía el valo de la función en el punto es el mismo que en el punto +2π/k: f = ξ + 2π k sen = ξ sen k + 2π k vt = [ k( vt) + 2π] = ξ sen[ k( vt) ] = f ( ) La constante que epesenta el espacio tas el cual la cuva se epite de nuevo se le denomina longitud de onda.

20 la adiación Calos Pinilla Ruiz 2 Dpto. de Ingenieía Catogáfica λ λ = longitud de onda O A Ingenieía Técnica en Topogafía O T t A T = peíodo 1/T = fecuencia

21 la adiación Calos Pinilla Ruiz 21 Dpto. de Ingenieía Catogáfica el movimiento ondulatoio Ingenieía Técnica en Topogafía Si la onda se genea en el espacio, la ecuación incluiá una vaiable más: ξ=ξ(,,z,t). Fente de onda es el luga geomético de los puntos del espacio alcanzados po la petubación en el instante t, queda definido po: ξ(,,z,t)=ξ. Fentes de onda: ondas planas ondas cilíndicas ondas esféicas planos paalelos. fentes cilíndicos. esfeas concénticas.

22 la adiación Calos Pinilla Ruiz 22 Dpto. de Ingenieía Catogáfica La onda electomagnética tica Ingenieía Técnica en Topogafía n un campo electomagnético que satisfaga las condiciones de Mawell en el vacío deben eisti: un campo eléctico paalelo al eje z en todos los puntos del espacio. un campo magnético paalelo al eje (pependicula al campo eléctico). las intensidades de ambos deben depende sólamente de su coodenada del tiempo t.

23 la adiación Calos Pinilla Ruiz 23 Dpto. de Ingenieía Catogáfica la onda electomagnética tica Ingenieía Técnica en Topogafía Un campo así satisface las ecuaciones de Mawell bajo cietas condiciones: = sen vt k B = B sen vt i ( ) ( ) div = div B = la única componente de es z, que no depende de z, sino de div = = + + z z, B v constantes div = div B = B ot = t ot B = με t la única componente de B es B, que no depende de, sino de B B div B = B = + Bz + z

24 la adiación Calos Pinilla Ruiz 24 Dpto. de Ingenieía Catogáfica la onda electomagnética tica Ingenieía Técnica en Topogafía Condición paa da cumplimiento a la 3ª ecuación de campo: = sen vt k B = B sen vt i ( ) ( ) t [ sen( vt) ] i = [ B sen( vt) ] i ot = i j k z ( vt) = ( v) B cos( vt) cos z = v B B = t div = div B = B ot = t ot B = με t

25 la adiación Calos Pinilla Ruiz 25 Dpto. de Ingenieía Catogáfica la onda electomagnética tica Ingenieía Técnica en Topogafía Condición paa da cumplimiento a la 4ª ecuación de campo: = sen vt k B = B sen vt i ( ) ( ) v [ B sen( vt) ] k = μ ε [ sen( vt) ] k μ ε = B 1 c 2 ot B = i B B j k z t ( vt) = ( v) μ cos( vt) cos ε = = μ ε v div = div B = B ot = t ot B = με t v v = ±c B = c

26 la adiación Calos Pinilla Ruiz 26 Dpto. de Ingenieía Catogáfica la onda electomagnética tica Ingenieía Técnica en Topogafía l modelo de campo popuesto se popaga con velocidad c = m/s). n cada punto de la onda en cada instante, la intensidad del campo eléctico es igual a c po la del magnético. n consecuencia, ambos campos están en fase. l campo eléctico el magnético son pependiculaes ente sí a la diección de popagación, siendo el sentido el esultante del poducto vectoial B.

27 la adiación Calos Pinilla Ruiz 27 Dpto. de Ingenieía Catogáfica la onda electomagnética tica λ Ingenieía Técnica en Topogafía B

28 la adiación Dpto. de Ingenieía Catogáfica Calos Pinilla Ruiz 28 polaización Ingenieía Técnica en Topogafía

29 la adiación Calos Pinilla Ruiz 29 Dpto. de Ingenieía Catogáfica la física f cu sica cuántica l electomagnetismo pesenta deficiencias paa eplica cietos fenómenos de inteacción ente la adiación mateia. La teoía cuántica de Planck palió estas deficiencias consideando que todo cuepo adiante emite enegía electomagnética de foma disceta. La enegía emitida es multiplo enteo de un deteminado númeo, denominado oiginalmente cuanto, ho conocido como fotón: Δ = hν Ingenieía Técnica en Topogafía h es la constante de Planck (6, J s). también: h = h 2π = 27 ( 1, 5449 ±, 3) 1 eg s ν es la fecuencia epesada en Hz, siendo ν = c λ c es la velocidad de la luz epesada en m/s λ la longitud de onda epesada en m. La adiación tiene una natualeza dual: copuscula: eplica los fenómenos de inteacción con la mateia. ondulatoia: eplica los fenómenos de popagación.

30 la adiación Calos Pinilla Ruiz 3 Dpto. de Ingenieía Catogáfica el especto electomagnético tico λ(m) 1 Rada Ingenieía Técnica en Topogafía Raos γ enegía de enlace dela patícula α enegía libeada en la fisión Raos X duos blandos desintegación β del titio enegía de enlace del H 2 Ultavioleta Visible IR póimo IR medio Azul Vede Rojo IR tém ico vibación de la molécula CO,4,5,6,7μm Micoondas otación de la molecula ICl vibación de las moléculas UHF VHF HF MF LF Radio