Tìm hiểu đường cong phản xạ phổ. Chi tiết về đường cong phản xạ phổ

Đường cong phản xạ phổ là một công cụ quan trọng trong việc phân tích cách mà các bề mặt hoặc vật liệu phản xạ ánh sáng ở các bước sóng khác nhau. Đây là một biểu đồ mô tả sự thay đổi của tỷ lệ phản xạ của một vật liệu theo các bước sóng khác nhau của ánh sáng. Trong bài viết dưới đây, cùng Việt Thanh Group tìm hiểu chi tiết về đường cong phản xạ phổ. 

>>>Xem thêm: Máy thủy chuẩn là thiết bị được sử dụng trong quá trình hỗ trợ công tác đo đạc được diễn ra chính xác và nhanh chóng hơn. 

Đường cong phản xạ phổ hoạt động như thế nào?

Ánh sáng gặp vật liệu: Khi ánh sáng chiếu vào một vật liệu, một phần ánh sáng sẽ bị hấp thụ, một phần truyền qua và phần còn lại bị phản xạ trở lại.

Tương tác với electron: Ánh sáng tương tác với các electron trong vật liệu. Tùy thuộc vào cấu trúc nguyên tử và phân tử của vật liệu, các electron sẽ hấp thụ những bước sóng ánh sáng nhất định và phản xạ những bước sóng khác.

Tạo ra đường cong: Lượng ánh sáng phản xạ ở mỗi bước sóng sẽ khác nhau, tạo thành một đường cong đặc trưng. Đường cong này cho thấy vật liệu đó phản chiếu mạnh nhất ở những bước sóng nào và hấp thụ mạnh nhất ở những bước sóng nào.

>>>Xem thêm: Ảnh viễn thám là gì? Nguyên lý hoạt động và ứng dụng cụ thể

Xem thêm một số máy thủy chuẩn phổ biến hiện nay như máy thủy chuẩn Hi-target HT32, máy thủy bình Sokkia, Máy thủy bình Satlab (các dòng như Satlab SAL32,  Hi-Target HT32..)  

Vai trò của đường cong phản xạ phổ 

Đường cong phản xạ phổ đóng vai trò vô cùng quan trọng trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ, đặc biệt là trong việc phân tích và nhận dạng vật liệu. Nó cung cấp một “hồ sơ nhận dạng” độc đáo cho mỗi loại vật liệu, giúp chúng ta hiểu rõ hơn về tính chất và thành phần của chúng.

Trong nhận dạng vật liệu, mỗi loại vật liệu có một đường cong phản xạ phổ đặc trưng. Bằng cách so sánh đường cong của một mẫu vật với các đường cong chuẩn, chúng ta có thể xác định được loại vật liệu đó. Đường cong phản xạ phổ có thể giúp phát hiện các tạp chất, khuyết tật hoặc sự thay đổi trong thành phần của vật liệu.

Nó có thể phân tích các thành phần hóa học Bằng cách phân tích các đặc điểm của đường cong phản xạ phổ, chúng ta có thể suy ra các nguyên tố hóa học cấu tạo nên vật liệu.  Đường cong phản xạ phổ cho thấy mức độ tinh khiết của một mẫu vật.

Đường cong phản xạ phổ có thể cung cấp thông tin về độ nhẵn của bề mặt vật liệu. Nó giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu trúc vi mô của bề mặt, chẳng hạn như kích thước hạt, độ xốp.

Đường cong phản xạ phổ được sử dụng để phân loại các loại đất, thực vật, và các vật thể khác trên bề mặt Trái Đất. Trong y học, đường cong phản xạ phổ được sử dụng để phân tích mô bệnh học, xác định các loại tế bào và phát hiện các bệnh lý. Đường cong phản xạ phổ được ứng dụng trong kiểm soát chất lượng sản phẩm, nghiên cứu vật liệu mới, và nhiều lĩnh vực khác.

Đặc trưng phản xạ phổ của các đối tượng tự nhiên 

Các nhóm đối tượng tự nhiên chính bao gồm tất cả các đối tượng thuộc lớp phủ trên bề mặt trái đất và có thể chia thành 3 nhóm đối tượng chính: 

Đặc trưng phản xạ phổ của nhóm đối tượng nước 

Khả năng phản xạ phổ của nước chủ yếu phụ thuộc vào các đặc tính của nước và nồng độ các chất lơ lửng có trong đó. Nước bẩn và đục phản xạ mạnh mẽ hơn so với nước sạch và trong, đặc biệt là trong vùng sóng xanh. (Hình 1)  Đồ thị phản xạ cho thấy đường cong phản xạ của nước trong và nước đục luôn khác biệt nhau ở các kênh 1, 2, 3, trong khi ở các kênh 4, 5, 6, phản xạ gần như bị hấp thụ hoàn toàn. 

Do đó, trong phân loại và xử lý ảnh số, các kênh 1, 2, 3 của ảnh Landsat TM cung cấp thông tin hữu ích nhất về các đối tượng nước. Để phân loại các loại nước khác nhau trong một khu vực, cần thu thập đủ mẫu đặc trưng cho từng loại nước. Thực tế cho thấy, mỗi loại nước cần ít nhất 2 vùng mẫu để tính toán chỉ số thống kê phục vụ phân loại. Sau khi phân loại, nếu các loại nước này có cùng mục đích sử dụng, chúng cần được gộp lại thành một đối tượng theo mục đích đó.

Đặc trưng phản xạ phổ của nhóm thổ nhưỡng 

Thổ nhưỡng là lớp nền cho lớp phủ thực vật, cùng với lớp phủ thực vật hình thành một hệ thống thống nhất trong cảnh quan tự nhiên. Đặc điểm chung của thổ nhưỡng là khả năng phản xạ phổ gia tăng theo bước sóng, đặc biệt là ở vùng cận hồng ngoại và hồng ngoại.

Khi bức xạ mặt trời chiếu xuống, một phần sẽ phản xạ ngay trên bề mặt thổ nhưỡng (, trong khi phần còn lại thâm nhập vào lớp thổ nhưỡng. Một phần năng lượng này được hấp thụ làm tăng nhiệt độ của đất, và phần còn lại sau khi tán xạ gặp các hạt nhỏ và các thành phần khác trong đất (như nước và khoáng chất) sẽ phản xạ trở lại. Do đó, năng lượng phản xạ cung cấp thông tin cơ bản về thành phần và tính chất của đất. 

Khả năng phản xạ phổ của thổ nhưỡng chủ yếu phụ thuộc vào các đặc tính hóa lý của đất, bao gồm hàm lượng chất hữu cơ, độ ẩm, trạng thái bề mặt và thành phần cơ giới của đất.

Cấu trúc của đất được xác định bởi tỷ lệ các thành phần như sét, bụi và cát. Sét là các hạt mịn có đường kính nhỏ hơn 0,002mm, bụi có đường kính từ 0,002 đến 0,05mm, và cát có đường kính từ 0,05mm đến 2mm. Tùy thuộc vào tỷ lệ của các thành phần này, các loại đất sẽ có sự khác biệt.

Đặc trưng phản xạ phổ của nhóm đối tượng thực vật 

Có thể chia đối tượng của nhóm phủ thực vật ra thành một số nhóm chính là: Nhóm cây nông nghiệp (lúa, màu, rau,..), nhóm cây thân gỗ lá kim, nhóm cây công nghiệp (cao su, cà phê, chè,..), nhóm cỏ và cây bụi, nhóm cây thân gỗ lá rộng. 

Nhóm cây nông nghiệp 

Trong nhóm cây nông nghiệp, lúa là đối tượng được nghiên cứu nhiều nhất. Lúa có hệ số phản xạ thấp, dưới 40%, trong các vùng sóng nhìn thấy và hồng ngoại gần. Đặc điểm phản xạ phổ của lúa biến đổi theo các giai đoạn phát triển, tình trạng sâu bệnh và mật độ trồng trọt. Các cây hoa màu như ngô, khoai, sắn và các loại rau có khả năng phản xạ phổ cao hơn lúa, đặc biệt là trong vùng sóng hồng ngoại gần, với tỷ lệ phản xạ khoảng 50%. Đặc điểm này không bị ảnh hưởng bởi vị trí địa lý của các loại cây, do đó có thể phân biệt rõ ràng các loại rau màu với lúa.

Nhóm cây công nghiệp

Trong nhóm cây công nghiệp, cà phê có khả năng phản xạ khá mạnh trong vùng sóng từ 650 đến 800 nm, và có thể phân biệt rõ ràng sự thay đổi phản xạ ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau cũng như tình trạng sâu bệnh. Các cây công nghiệp trong nhóm như cao su thường có hệ số phản xạ không cao (R<40%) trong vùng sóng 650-800nm.

Nhóm cây thân gỗ lá rộng 

Nhìn chung, hệ số phản xạ của nhóm cây thân gỗ lá rộng tương đối cao, nhất là ở vùng sóng hồng ngoại gần (trung bình khoảng 35%). Mặc dù vậy, tuy cùng ở chung trong một rừng cây lá rộng nhưng ở từng vị trí khác nhau chúng lại có khả năng phản xạ phổ khác nhau. Điều này cũng giải thích tại sao việc phân loại rừng lá rộng chỉ dựa vào phổ phản xạ trong xử lý ảnh số gặp nhiều khó khăn. Sự khác biệt trong phổ phản xạ không chỉ do khả năng phản xạ của từng loại thực vật, mà còn bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi cấu trúc bề mặt địa hình và góc chiếu của ánh sáng mặt trời.

Nhóm cây lá kim 

Cây lá kim có hệ số phản xạ thấp hơn so với cây lá rộng. Trong vùng sóng 850 nm, hệ số phản xạ phổ của cây lá kim đạt trung bình khoảng 25%

Nhóm cây bụi và cỏ 

Đặc tính phản xạ của nhóm cây bụi và cỏ có sự biến đổi liên tục, phụ thuộc vào mật độ cây và giai đoạn sinh trưởng của chúng. Vì vậy, nếu chỉ dựa vào giá trị phổ để phân loại, việc phân biệt cỏ và lúa sẽ gặp khó khăn, đặc biệt là trong các vùng cỏ ở đầm lầy.

Đường cong phản xạ phổ, với vai trò như một dấu vân đặc trưng của vật liệu, đã và đang đóng góp quan trọng vào nhiều lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, tiềm năng ứng dụng của đường cong phản xạ phổ còn rất lớn, hứa hẹn mang đến những đột phá mới trong tương lai. Bạn đọc có thể tìm kiếm các tin tức khác tại trang tin tức trắc địa của Việt Thanh Group. Tham khảo các thiết bị đo đạc bản đồ và dịch vụ đo đạc bản đồ qua trang web hoặc liên hệ với chúng tôi qua số Hotline: 0972 819 598 

>>>Xem thêm: Những thông tin cần biết về nguyên lý hoạt động của viễn thám