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第1章　绪论1

1.1　内容与方法1

目录1

1.2　辐射度量参数2

1.3　比尔·朗伯定律4

1.4　光的湍流效应5

2.1　单粒子散射的基本描述7

2.1.1　散射幅度与象函数7

第2章　单粒子散射7

2.1.2　散射截面与消光截面8

2.1.3　消光截面与散射幅度函数8

2.1.4　不透明障碍物的消光10

2.1.5　幅度函数的偏振10

2.2　球形粒子散射的经典理论——米耶理论11

2.2.1　概述11

2.2.2　矢量波动方程的解12

2.2.3　满足边界条件的解13

2.2.4　散射幅度函数16

2.2.5　结果的讨论19

2.3　粒子散射的近似方法24

2.3.1　范·德·哈尔斯特散射近似24

2.3.2　瑞利散射27

2.3.3　瑞利-德拜近似29

2.3.4　散射幅度函数的积分近似30

3.1.1　单散射近似的物理基础33

3.1　单散射近似方法33

第3章　大气光传输中的单散射近似33

参考文献33

3.1.2　能见度和能见距离35

3.2　大气中的微粒散射37

3.2.1　气溶胶、霾37

3.2.2　水汽凝集物（1）——雾、霭39

3.2.3　水汽凝集物（2）——雨43

3.3　大气气体分子对光传播的影响43

3.3.1　大气成分和均质大气高度43

3.3.2　分子吸收与大气窗口45

3.3.3　单一谱线的吸收46

3.3.4　谱带吸收模型49

3.3.5　大气吸收概貌51

参考文献58

第4章　多次散射理论58

4.1　统计参数58

4.1.1　相干场与非相干场58

4.1.2　相关函数的谱展开59

4.1.3　双频互相干函数60

4.1.4　相干带宽和相干时间61

4.2　一阶多次散射理论62

4.2.1　平行光的传播62

4.2.2　脉冲辐射的传播65

4.2.3　粒子运动的影响67

4.3　输运理论68

4.3.1　辐射亮度68

4.3.2　辐射亮度的微分方程70

4.3.3　辐射亮度的积分表示73

4.3.4　小角度近似方程74

4.3.5　比尔·朗伯定律的修正76

4.3.6　太阳辐射在大气中的传输——二流近似80

4.4　多次散射的解析方法84

4.4.1　解析方法中的散射模型84

4.4.2　福尔第-特威尔斯基方程86

4.4.3　相干场与总通量密度88

4.4.4　辐射亮度与相关函数91

4.5　粒子的空间分布与时间分布92

4.5.1　运动粒子的基本方程92

4.5.2　小角度近似与平面波的解95

4.5.3　随机粒子与双频互相干函数98

4.5.4　平面脉冲波的传播100

参考文献104

第5章　随机场理论初步104

5.1　随机场的数学描述104

5.1.1 引言104

5.1.2　统计矩与相关函数105

5.1.3　均匀各向同性随机场107

5.1.4　均匀各向同性随机场的谱展开107

5.2.1　增量平稳随机过程，结构函数112

5.2　局部均匀各向同性随机场112

5.2.2　结构函数的谱展开114

5.2.3　局部均匀各向同性随机场116

5.3　随机矢量场118

5.3.1　相关函数的一般性质118

5.3.2　随机矢量场的谱展开120

5.3.3　随机管量场121

5.3.4　随机势矢量场123

5.4　空-时相关与谱函数124

参考文献127

第6章　大气湍流的形态127

6.1　湍流中的速度场127

6.1.1　湍流的发生127

6.1.2　局部均匀各向同性湍流（柯尔莫哥洛夫理论）130

6.1.3　速度场的谱表述132

6.2　湍流中的温度场和折射率场134

6.2.1　被动保守标量，位温134

6.2.2　温度场的随机特征135

6.2.3　折射率场138

6.2.4　大气湍流中的能量平衡141

6.3　大气中C？的性质142

6.3.1　边界层湍流143

6.3.2　自由大气中C？的性质147

参考文献151

第7章　光在弱湍流中的传输151

7.1　湍流介质中的麦克斯韦方程151

7.1.1　波动方程的形式151

7.1.2　平面波的微扰法解153

7.2　统计均匀各向同性场中的解155

7.2.1　对数幅度起伏与相位起伏155

7.2.2　解的一般性质158

7.3　平面波通过柯尔莫哥洛夫湍流161

7.3.1　路径均匀的柯尔莫哥洛夫湍流（？＜＜l0）161

7.3.2　路径均匀的柯尔莫哥洛夫湍流（？＞＞l0）163

7.3.3　路径平缓变化的柯尔莫哥洛夫湍流166

7.3.4　玻恩近似及里托夫近似的局限性168

7.4　统计场的时域分析169

7.4.1　通量密度的概率分布170

7.4.2　通量密度的起伏频谱174

7.5　球面波和束状波通过柯尔莫哥洛夫湍流177

7.5.1　球面波和束状波的微扰解177

7.5.2　通过湍流后的幅度与相位178

7.5.3　对数幅度起伏的空间谱形式181

7.5.4　柯尔莫哥洛夫湍流下的对数幅度起伏182

7.5.5　束扩散与束漂移184

第8章　强湍流下的光传播187

8.1　概述187

参考文献187

8.2　马尔可夫近似189

8.2.1　矩方程的一般方法189

8.2.2　平均场方程192

8.2.3　矩方程的谱描述193

8.2.4　矩方程的主要结果195

8.3　随机“透镜”假设201

8.3.1　透镜假设的基本思想201

8.3.2　相干长度与特征距离205

A.1.2 LOWTRAN软件的主要功能210

A.1.1 LOWTRAN发展历史210

参考文献210

A.1 LOWTRAN软件210

附录　大气辐射传输算法及实用软件简介210

A.1.3 LOWTRAN软件的结构211

A.1.4 LOWTRAN 7的特点212

A.1.5 LOWTRAN对光线几何路径的处理213

A.1.6 LOWTRAN 7对多次散射的处理213

A.1.7 LOWTRAN程序对大气透过率的计算216

A.2.1 DISORT软件简介217

A.2 DISORT软件217

A.2.2 DISORT的结构和主要功能218

A.2.3 DISORT的平面模式219

A.2.4 DISORT的球面模型221

A.3 其他大气辐射射软件简介224

A.3.1 HITRAN数据库与派生软件224

A.3.2 Pcln Win软件225

A.3.3 MODTRAN简介227

A.4 LOWTRAN与DISORT软件的比较229