Plancksches Gesetz
 

 Transmission

Die unterschiedliche Eignung der verschiedenen Wellenlängenbereiche für bestimmte IR-Anwendungen wird neben den Eigenschaften der Strahlung selbst wesentlich von der sogenannten Transmission (Durchlässigkeit) beeinflusst:
Auf dem Weg von der Strahlungsquelle zum Sensor werden Teile der Strahlung absorbiert. In der Infrarottechnik ist es üblich, für die Übertragungsgüte den Grad der Durchlässigkeit anzugeben anstatt den Grad der Dämpfung wie zum Beispiel in der Radartechnik.
Die Transmission ist eine dimensionslose Größe, die entweder als Zahl zwischen Null und Eins oder in Prozent angegeben wird.
Wie groß der durchgelassene Strahlungsanteil ist, hängt von der Länge der Übertragungsstrecke, der Zusammensetzung der Atmosphäre und von der Wellenlänge ab:
Mit der Entfernung nimmt die Transmission einer Exponentialfunktion folgend ab.
Die Wellenlängenabhängigkeit hat ihre Ursache in der Zusammensetzung der Atmosphäre: Entsprechend des Atommodells absorbieren (und emittieren) Gase in ganz bestimmten Wellenlängenbereichen; sie haben ein sogenanntes Linienspektrum. Das folgende Bild zeigt den spektralen Verlauf der Transmission beispielhaft für eine Entfernung von 750m:

Spektraler Transmissionsverlauf

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Deutlich sind die Einbrüche in der Durchlässigkeit zu erkennen. Zum Beispiel liegt bei 4,26µm eine Absorptionslinie von CO2. Bei größeren Entfernungen wird das gesamte Diagramm gestaucht, der prinzipielle Verlauf bleibt gleich.

Der Transmissionswert ist letztenendes ein Faktor, mit dem die Strahlstärke eines Körpers - unter Berücksichtigung der Wellenlänge! - multipliziert werden muss, um zu wissen, welche Bestrahlungsstärke am Ort des Empfängers ankommt. Zusätzlich spielt natürlich auch das Sehfeld des Sensors eine Rolle, das bei den Anwendungen der Infrarottechnik weiter erklärt wird.

Wenn man nun an die vorher gezeigten Einteilungen des Spektrums zurückdenkt, wird klar, warum die "Fenster" so definiert wurden und warum sie so genannt werden: 3-5µm und 8-14µm sind die Wellenlängenbereiche, in denen die Atmosphäre besonders durchlässig ist.
Im Bereich des nahen Infrarot gibt es so viele Durchlässigkeitsbereiche, dass sich keine eindeutige Definition für das NIR durchgesetzt hat.

Bei IR-Vermessungen ist die Transmission eher eine störende Größe; man möchte sie deshalb aus den Messergebnissen "herausrechnen". Dazu gibt es inzwischen eine ganze Reihe von Computerprogrammen, die in der Lage sind, den spektralen Transmissionsverlauf in Abhängigkeit der meteorologischen Parameter zu berechnen. Das bekannteste und zur Zeit am meisten genutzte Programm ist LOWTRAN bzw. sein Nachfolger MODTRAN, womit auch die Werte für obiges Diagramm berechnet wurden.
Der Fehler, mit dem diese Rechnung beaufschlagt ist, ist klein und vernachlässigbar gegenüber dem Fehler, den man dadurch machen muss, dass man die Parameter, die die Transmission beeinflussen nur an einer oder höchstens zwei Stellen (am Sender und Empfänger) messen kann, die tatsächlichen Werte sich aber auf der Übertragungsstrecke unkontrolliert ändern.




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