为了标准化可以和其它岩石具有可比性,在橄榄岩样本上刨出一个平整的表面,使之能放置在二向光度计中央的样品台上,调整好水平位置和高度,然后打开光源,将光源前的偏振片旋转到所需的角度,对每个样本都按A(690~760nm)和B(760~1100nm)两个波段分别测量其无偏振片,0偏振,90偏振的2п空间的反射光谱值,同时改变入射光源的高度角,测定不同高度角时的反射光谱值。这样以入射角、波段、偏振光等4个因子为变量因子,研究它们对橄榄岩在2п空间内的反射光谱的影响规律。
(一) 橄榄岩的反射光谱在2п空间的一般特征
橄榄岩在B(760~1100nm)波段,不加偏振片,光线在方位角为0°、入射高度角为50°(以天顶角为0°计算,令光线入射的方位角恒0°)入射,得到橄榄岩在2п空间的光谱曲线图,其中横坐标表示水平方位角,从0°~360°变化,探测角高度角从0°~60°变化(以天顶角为0°计算),纵坐标为反射光谱的反射能量强度值(为了简化图形,舍去了0°,20°的曲线)。图2是该反射波谱曲线对应的立体图(以原点作为极点,以反射能量强度作为极径,建立极坐标系,这样在2п空间上的每一个方向都对应着一个反射能量强度值)。
橄榄岩的反射光谱在2п空间存在着明显差异,表现出强烈的非朗伯体特性。共值与探测角有很大的关系,对于探测角为0°,10°,20°,其光谱特征基本不随方位角的变化而变化,基本上都是一条直线(舍去0°,20°曲线也是这个原因,从理论上讲,0°波谱曲线是一条毫无波动的直线)。图3是图1中探测角10°波谱曲线与方位角的平面关系圉,图中的点为观测值,实线是用其均值0.551mA作的圆,可以看出拟合效果非常好。
但当探测角为30°~60°变化时,光谱曲线在160°~200°之间起峰,起伏程度随探测角的不同而变化,30°、40°曲线出现弱小的峰值,50°、60°的光谱曲线出现强烈的峰值。图4是图1中探测角60°波谱曲线与方位角的平面关系图,不难发现Y轴右半部分为一个半圆,而左半部分被位伸。这表明当探测角较大时,地物的镜面反射作用增强,破坏了地物原有的朗伯体特性。
从光谱数据上分析,探测角为0°、10°、20°获得的能量没有显著差异,其中20°获得的能量强度最大,其均值为0.621mA;0°次之,为0.612mA;10°为0.551mA。因此在图2中,它们的能量曲面在探测角为10°时,出现了褶皱。而对于探测角为50°、60°时,在未起峰的区域中,其获得的能量显著减少,只相当于前者的一半多,因此俯视图2,其50°的能量曲面被探测角为40°的能量曲面完全遮盖,而只有60°的能量曲面在出现波峰的区域中,其能量曲面从遮盖中尖锐地伸出。橄榄岩
(二)橄榄岩的反射光谱与光线入射角的关系
当光源入射角为10°时,各探测角曲线都比较平直,不存在明显的起峰现象,具有朗伯体的一定特性,且探测角为30°和40°的波谱曲线几乎重合。当光线入射角为20°时,其光谱图形与图5表现的也一样。但当光线入射角为30°、40°、50°、60°时,光谱表现出强烈的非朗伯体特性,如图6、图7和图1所示。而且,当探测角与入射角相等时,其起峰(极化)现象最明显。且入射角的变化,对探测角为60°波谱曲线影响最为强烈。
上述结果表明:光源以小角度入射(0°~20°)入射时,对波谱曲线的空间特征影响不大,在相同探测高度角上,表现出一定的朗伯体特性;当光源以大角度(30°~60°)入射时,对波谱曲线影响较大,表现出对方位角的极化现象。
(三)橄榄岩的反射光谱与波段的关系
在相同条件下,A波段且光线入射角为60°的波谱曲线图。此时波谱曲线同样发生了起峰(极化)现象。对于其它大角度入射,也是如此。这个现象表明,橄榄岩在2п空间的反射光谱在光线大角度入射时随空间角度变化出现的起峰(极化)现象是橄榄岩(地物)固有的空间光谱规律,与光线的波长没有显著关系。虽然波形曲线类似,但反射能量强度在数值上有所不同。这表明在相同探测角下,橄榄岩对不同波长的光的反射能力不一样,显示出橄榄岩在2п空间上的反射光谱能量强度受光线波长的影响。
(四)橄榄岩的反射光谱的偏振态研究
太阳光是横波,因此光具有偏振性。自然界存在各种各样的反射起偏器,如湖、水面、冰雪、沙漠、云等,经反射后的光具有一定的偏振性。它的特性主要表现在:垂直于反射光的那个平面上,光在各个方向上能量分布不均匀,发生极化现象,且大多呈椭圆分布;仅当以布儒斯特角入射时,反射光是线性偏振光。光线经橄榄岩发生反射后,是否具有偏振性?其次,如果能产生偏振光,那么在不同的空间位置,橄榄岩的反射光谱中的偏振态有何规律?作者测定了不加偏振片,和加上偏振片,且在相互垂直的两个角度(0°和90°)测定橄榄岩的反射光谱特性。
比较这3种状态的反射光谱,可以看出它们的波形特征没有显著的差异,而在光谱反射能量强度上有差异。举空间同一点为例(平面方位角170°,竖直探测角60°),在不加偏振片时,其值为1.908mA,而在90°偏振下,其值为1.653mA,在0°偏振下,只有1.027mA,同样其它空间点测得的三态值都不一样。这充分证实了经过橄榄岩反射后的光具有偏振性,但在垂直于反射光(波动方向)的那个平面,光的电矢量分布形态(椭圆形)还不能确定,因为此时的0°和90°的偏振并不真正对应到这个椭圆的长轴和短轴。