三波长激光雷达探测合肥地区卷云特性

卷云对地气辐射收支平衡有重要影响。根据三波长激光雷达系统于2011年1月~2012年10月在合肥西郊的观测资料,对比分析了不同波长对卷云的探测能力,并研究了合肥地区卷云的云结构和光学厚度等特征。结果表明,在所用的三波长(355、532、1064nm)中,激光雷达的波长越长,其对卷云的探测能力就越强。合肥地区卷云的云峰平均高度在8km左右,冬季较低,夏季较高;卷云平均厚度在1~2km之间。三个波长探测所得的卷云光学厚度基本一致,从而验证了卷云的消光系数与波长无关的理论。合肥地区的卷云以光学厚度小于0.3的薄卷云为主,平均光学厚度在0.12左右。     

激光雷达信号随机误差的估算

在分析随机误差来源和激光雷达数据特点的基础上,介绍一种新的随机误差计算方法--噪音比例因子方法.该方法用一次测量数据列中远处背景信号算出噪音比例因子,再由噪音比例因子求出任一距离上有用信号的随机误差.用实测的激光雷达信号进行检验,结果表明,这种方法是可靠且可行的.     

激光雷达组网观测济宁市大气污染变化特征

大气气溶胶通过直接效应影响到达地表的辐射量以及间接效应影响云的生消和降水等过程，还因其含有的各种有毒物质颗粒，影响城市能见度，导致霾过程频发，而这些颗粒进入人体会对人体健康造成一定危害。利用济宁市2018年—2019年期间多台气溶胶激光雷达的垂直观测廓线数据与区域空气质量监测数据，分析了不同大气污染过程中的颗粒物时空演变特征。结果显示，济宁市夏季的细粒子污染存在一定的区域差异性，主要呈现两种日变化特征。一种是部分区域在夜间消光强，白天消光弱，主要是因为夜间受到湿度偏大与污染源排放叠加的影响；另一种是部分区域白天消光相对较强且整体无明显日变化特征，原因在于周围污染源较少且受人工湖的影响。此外，近地面气溶胶消光系数变化显示辰欣制药站与金马酒店站附近颗粒物浓度相对更高。沙尘观测结果显示，济宁市的沙尘天气多出现于4月和5月，沉降过程中颗粒物浓度可高达平时浓度的5倍。同时对比扫描观测结果显示，局地污染的轮廓无规则、范围小、突发且消光很强，而大范围污染过程则轮廓面积大且其消光逐渐增大。     

浅谈Mathematica在波动光学教学中的应用

引入Mathematica软件,利用其可视化功能在课堂上仿真模拟干涉和衍射实验,可显著增强教学的生动性、形象性和互动性,提高学生学习兴趣和学习效果.     

基于三种色散公式的三棱镜色散实验研究

利用分光计得到了汞灯透过三棱镜后五种不同谱线的最小偏向角,计算出了它们的折射率,基于Cauchy,Hartmann,Conrady三种色散公式,拟合得到了三种不同色散公式的的色散系数和色散曲线。     

对流层大气温度高度廓线半定量估算

一般大学物理教材中都有求解出地球表面温度的例子或习题,能否扩展到估算对流层大气温度随高度而降低的规律?本文探索建立了地球和对流层分层大气模型,依据最新的大气吸收率、辐射率来计算分层大气的相关参数,再利用辐射能量平衡和斯特藩-玻尔兹曼定律,估算对流层温度高度廓线.计算结果表明:对流层分为5层时,估算出的地球表面温度和各层大气温度,与美国标准大气模型中地球表面温度及对流层大气温度随高度降低率6.5 K/km符合较好.     

基于CCD成像的侧向散射激光雷达几何标定方法

通过分析CCD成像特点,设计了侧向散射激光雷达几何标定实验,得到CCD各像元的角宽度,并确定了CCD像元与散射光位置之间的对应关系.对两次实验中采集的回波信号进行标定,并分别与POM02进行相函数比对、与后向散射激光雷达进行探测信号比对,结果表明:相函数廓线和POM02测量结果相吻合;侧向散射激光雷达信号与后向散射雷达的距离修正信号在650m以上的变化趋势一致.侧向散射激光雷达弥补了后向散射激光雷达在近地面段不能探测气溶胶的不足,该标定方法可靠,为进一步利用侧向散射激光雷达研究近地面气溶胶的时空分布奠定了坚实的基础.     

侧向散射激光雷达探测白天近地面气溶胶探测技术

基于CCD的侧向散射激光雷达不受几何因子的影响,是探测近地面气溶胶的有力工具。夜晚的探测技术已成熟,由于背景光中夜晚的月光和星光远弱于白天的太阳光,故利用夜晚探测技术得到的白天气溶胶信噪比很低。实验中选用窄带滤光片和小张角镜头,通过校正窄带滤光片透射率、缩短单次曝光时间、多次曝光平均等技术可有效提高白天探测气溶胶的信噪比。白天个例表明,侧向散射激光雷达与后向散射激光雷达反演的气溶胶后向散射系数廓线在0.75~1.50km范围内的变化趋势一致,并对0.75km以下侧向散射激光雷达探测的正确性进行了验证。对合肥地区近地面气溶胶后向散射系数进行了37h的连续昼夜探测,并与同一地点的温度、PM2.5质量浓度联合进行分析。研究表明,改进后的白天侧向散射激光雷达技术是正确、可行的。     

Nd:YAG四倍频激光抽运甲烷后的受激拉曼效应及其物理机制分析

从理论上分析了激光被聚焦到高压气体内可能发生各种非线性现象的规律及其相互作用和相互干扰.在实验中把Nd:YAG四倍频激光聚焦到充有甲烷的拉曼管内,测各阶斯特克斯光输出能量与气压pa、透镜焦距f和输入能量Ep之间的关系.实验结果与理论分析定性地相符合，这就为我们优化和利用受激拉曼过程提供了理论和实验依据. 关键词： 非线性过程 受激拉曼散射 四波混频 激光诱导离解     

Iteration method for the inversion of simulated multiwavelength lidar signals to determine aerosol size distribution

A new method is proposed to derive the size distribution of aerosol from the simulated multiwavelength lidar extinction coefficients. The basis for this iteration is to consider the extinction efficiency factor of particles as a set of weighting function covering the entire radius region of a distribution. The weighting functions are calculated exactly from Mie theory. This method extends the inversion region by subtracting some extinction coefficient. The radius range of simulated size distribution is 0.1－10.0μm, the inversion radius range is 0.1－2.0μm, but the inverted size distributions are in good agreement with the simulated one.