Światło - czym jest i jak nim mierzyć - Scanway

Światło - czym jest i jak nim mierzyć

Wierzymy, że wszystko da się zmierzyć za pomocą światła. Czym w zasadzie jest światło, jaka jest jego natura i jak wygląda “mierzenie światłem”?
Jędrzej Kowalewski

CEO Scanway

Światło

Światło jest przede wszystkim zjawiskiem fizycznym i ma dwoistą naturę. Z jednej strony jest strumieniem fotonów (najmniejszych nośników energii), które poruszają się w określonym kierunku, natomiast z drugiej strony jest falą. Z tego powodu naturę światła określa się jako dualizm korpuskularno-falowy, który daje światłu wyjątkowy wachlarz parametrów.

Parametry światła

Ze światłem mamy do czynienia praktycznie w każdym aspekcie naszego życia. Światło naturalne i sztuczne towarzyszy nam przez cały czas. Promieniowanie laserowe, ultrafioletowe, mikrofalowe i rentgenowskie spotykane jest wszędzie. Najbardziej użytkowymi parametrami światła są natężenie światła, moc i luminancja.

Natomiast w przypadku naukowego spojrzenia na światło, najważniejszymi parametrami do dokonania klasyfikacji rodzajów światła jest długość emitowanej przez źródło fali [nm], częstotliwość [Hz] i irradiancja [W/m2], która jest strumieniem promieniowania przypadającym na jednostkę powierzchni.

Pasma promieniowania

Promieniowanie elektromagnetyczne ze względu na długość fali można podzielić na:

  • promieniowanie ultrafioletowe (UV) < 350 nm
  • bliski ultrafiolet (Near UV) 350 - 400 nm
  • widzialne (VIS) 400 - 780 nm
  • bliska podczerwień (Near Infrared) 780 - 1100 nm
  • podczerwień (Infrared) > 1100 nm
  • mikofale (Microwaves) 1 mm - 30 cm
  • fale radiowe (Radio waves) > 30 cm

W obrębie promieniowania podczerwonego wyróżnia się 4 typy promieniowania: NIR (Near Infrared — biska podczerwień), SWIR (Short-Wave InfraRed — krótkofalowa podczerwień), MWIR (Mid-Wave InfraRed) i LWIR (Long-Wave InfraRed).

Obserwacje Ziemi

W jaki sposób mierzymy za pomocą światła w kosmosie? Przede wszystkim warto rozróżniać obserwacje kosmosu (gwiazd, planet, meteoroidów itp.) i obserwacje Ziemi. W przypadku obserwacji Ziemi (EO) mechanika pomiaru wygląda następująco:

  • promieniowanie emitowane przez Słońce trafia na obiekty, które znajdują się na powierzchni Ziemi (oceany, lasy, budynki itp.);
  • w momencie spotkania się wiązki światła i dowolnego obiektu część wiązki zostaje pochłonięta (zaabsorbowana) przez dany obiekt, a część odbita;
  • satelita obserwacyjny, na którego pokładzie znajduje się teleskop wyposażony w wysokoczuły detektor, który wyłapuje światło odbite od obiektów na Ziemi i je rejestruje.

Detektory jakiego typu promieniowania wykorzystujemy do pomiarów w kosmosie? Najczęściej są rejestrowane fale pasm widzialnego VIS i podczerwieni NIR i SWIR. Fotony tych rodzajów promieniowania odbijają się albo zostają pochłonięte przez obiekty na Ziemi, co umożliwia uzyskanie mocnego kontrastu niezbędnego do otrzymania wysokoroździelczych zobrazowań. VIS służy przede wszystkim do identyfikacji obiektu, jego kształtu i wymiarów. Natomiast promieniowanie podczerwone daje inne możliwości. Jedną z nich jest uzyskanie wskaźnika wegetacji roślinności NDVI, który jest wyliczany na podstawie NIR i VIS i pozwala na określenie terenu jako: terenu zabudowanego, odkrytą glebę, wodę, śnieg, teren z występującą roślinnością wraz z typem roślinności.

Zapisz się do newslettera

Po zapisaniu będziemy wysyłać informacje o nowych realizacjach.