第2章：光譜

    在很多年前，楚遷研究地物光譜，檢測騰河區域的地形地貌變化。觀察哪個地方植物減少或增多，哪個地方山丘上升或下降，哪個地方的水域變寬或者變窄。

    光譜是複色光經過色散系統（如棱鏡、光柵）分光後，被色散開的單色光按波長（或頻率）大小而依次排列的圖案，全稱爲光學頻譜。簡單地說，就是人眼可見的七色光：紅、橙、黃、綠、青、藍、紫，以及不可見的紅外線、紫外線和X光等經過分離顯示出的數據。

    地物光譜特徵是自然界中任何地物都具有其自身的電磁輻射規律，如具有反射，吸收外來的紫外線、可見光、紅外線和微波的某些波段的特性，它們又都具有發射某些紅外線、微波的特性；少數地物還具有透射電磁波的特性，這種特性稱爲地物的光譜特性。

    不同地物對入射電磁波的反射能力是不一樣的，通常採用反射率來表示。當電磁輻射能到達兩種不同介質的分界面時，入射能量的一部分或全部返回原介質的現象，稱之爲反射。當入射電磁波波長一定時，反射能力強的地物，反射率大，在黑白遙感圖像上呈現的色調就淺。反之，反射入射光能力弱的地物，反射率小，在黑白遙感圖像上呈現的色調就深。在遙感圖像上色調的差異是判讀遙感圖像的重要標誌。

    當電磁波入射到兩種介質的分界面時，部份入射能穿越兩介質的分界面的現象。稱爲透射。透射的能量穿越介質時，往往部分被介質吸收並轉換成熱能再發射。一般情況下，絕大多數地物對可見光都沒有透射能力。紅外線只對具有半導體特徵的地物，才有一定的透射能力。微波對地物具有明顯的透射能力，這種透射能力主要由入射波的波長而定。因此，在遙感技術中，可以根據它們的特性，選擇適當的傳感器來探測水下、冰下某些地物的信息。

    在穹城時，楚遷認識了奇巖樑。當時奇巖樑還在問他，各種物質是怎麼檢測到的。例如，植物怎麼檢測的？

    由於植物均進行光合作用，因此各類綠色植物具有很相似的反射波譜特性：在可見光波段0.55μm，也就是綠光的附近有反射率爲10%-20%的一個波峯；在近紅外波段0.8-1.0μm間有一個反射的陡坡，至1.1μm附近有一個峯值，形成植被的獨有特徵。

    土壤怎麼檢測的？

    土壤的反射波譜特性，沒有明顯的波峯和波谷。土質越細反射率越高，有機質含量越高含水越高，反射率越低。

    水域怎麼檢測的？

    水體反射主要是在藍綠波段，其他波段吸收都很強，近紅外吸收更強。

    在經過穹城的時候，楚遷發現穹城附近的光譜比較特別。但是當時所用儀器精度並不是很高，所以還不能夠確定具體的位置。

    楚遷在穹城居住了一段時間。譜線對應的不是普通的岩石和土壤。有比較明顯的變化。

    譜線特殊實際是因爲聚能場的影響。剛開始不知道是聚能場的原因。

    聚能場損壞之後，地物光譜又恢復了原樣，看不出有什麼異常。

    電磁波波長從短到長，依次有X射線、紫外線、可見光、紅外線、微波、無線電波等。

    無線電波用於通信等。微波用於微波爐。紅外線用於遙控、熱成像儀、紅外制導導彈等。可見光是所有生物用來觀察事物的基礎。紫外線用於醫用消毒,驗證假鈔,測量距離,工程上的探傷等。X射線用於CT照相。伽瑪射線用於治療,使原子發生躍遷從而產生新的射線等。無線電波用於無線電廣播，在無線電廣播中，人們先將聲音信號轉變爲電信號，然後將這些信號由高頻振盪的電磁波帶着向周圍空間傳播。

    楚遷在分析騰河附近地貌的同時，也在研究，電磁是否影響光。他查閱了一些資料，磁場影響光，主要有這樣幾種可能：法拉第效應、塞曼效應、克爾效應。

    法拉第效應（法拉第旋轉，磁致旋光）是一種磁光效應，是在介質內光波與磁場的一種相互作用。法拉第效應會造成偏振平面的旋轉，這旋轉與磁場朝着光波傳播方向的分量呈線性正比關係。1845 年法拉第發現當線偏振光在介質中傳播時，若在平行於光的傳播方向上加一強磁場，則光振動方向將發生偏轉，偏轉角度與磁感應強度和光穿越介質的長度的乘積成正比。

    楚遷想，可能是偏振光受到聚能場電磁場作用，使得偏轉角變化。

    荷蘭物理學家塞曼發現，原子光譜線在外磁場發生了分裂。隨後洛侖茲在理論上解釋了譜線分裂成3條的原因。這種現象稱爲“塞曼效應”。進一步的研究發現，很多原子的光譜在磁場中的分裂情況非常復雜，稱爲反常塞曼效應。完整解釋塞曼效應需要用到量子力學，電子的軌道磁矩和自旋磁矩耦合成總磁矩，並且空間取向是量子化的，磁場作用下的附加能量不同，引起能級分裂。在外磁場中，總自旋爲零的原子表現出正常塞曼效應，總自旋不爲零的原子表現出反常塞曼效應。塞曼效應證實了原子磁矩的空間量子化。利用塞曼效應可以測量電子的荷質比。在天體物理中，塞曼效應可以用來測量天體的磁場。

    楚遷想，可能是光譜線在聚能場的磁場作用下發生了分裂。利用塞曼效應也可以進行天體的檢測。

    克爾發現，與電場二次方成正比的電感應雙折射現象。放在電場中的物質，由於其分子受到電力的作用而發生取向（偏轉），呈現各向異性，結果產生雙折射，即沿兩個不同方向物質對光的折射能力有所不同。後人稱之爲克爾電光效應。

    楚遷想，可能是其他透光物質的折射率在聚能場的磁場作用下發生變化。利用克爾電光效應也可以檢測折射率。

    總結起來講，偏振光的偏轉角，光譜線，透光物質的折射率，都可能在聚能場電磁場影響下發生變化，所以，利用光傳感器檢測到的信號會有變化。