測(cè)量海洋光學(xué)性質(zhì)的儀器。它可分成兩類：①測(cè)量海水固有光學(xué)性質(zhì)的儀器。因?yàn)楣逃泄鈱W(xué)性質(zhì)不受環(huán)境條件的影響，可采樣在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量，也可在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，故這類儀器又分為實(shí)驗(yàn)室儀器和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x器兩種。②測(cè)量海水表觀光學(xué)性質(zhì)的儀器。因?yàn)楸碛^性質(zhì)都與環(huán)境有密切的關(guān)系，故必須在現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)。
　簡(jiǎn)史　早在19世紀(jì)初，已開(kāi)始用白色透明度盤確定自然光在海水中的垂直衰減(沉入水下的可見(jiàn)深度)及海水的透明程度。由于這種方法簡(jiǎn)便，至今還使用它。1922年，v.e.謝爾福德和f.w.蓋爾首次將光電池用于研究水中光輻射與太陽(yáng)高度和水深的關(guān)系，以及透入海水中的光與海洋中的植物分布的關(guān)系。1936年，海洋開(kāi)發(fā)委員會(huì)將海水的光透射率和垂直衰減的測(cè)定法標(biāo)準(zhǔn)化。50年代之后，光電技術(shù)的迅速發(fā)展，促使海洋光學(xué)儀器朝著深海探測(cè)、光譜分光、自動(dòng)記錄、微機(jī)控制和多功能的方向發(fā)展。
　測(cè)定固有光學(xué)性質(zhì)的儀器　主要包括線性衰減系數(shù)測(cè)定儀（和準(zhǔn)直光透射率儀）、測(cè)定體積散射函數(shù)的β儀、測(cè)定總散射系數(shù)的b儀。其中的β儀和b儀，都稱為水中光散射儀。
　線性衰減系數(shù)測(cè)定儀　測(cè)定準(zhǔn)直光束在海水中衰減的儀器（圖1[ 線性衰減系數(shù)測(cè)定儀原理圖]）。從光源發(fā)出的光，經(jīng)準(zhǔn)直發(fā)射系統(tǒng)后成為準(zhǔn)直光束，此光束在海水中經(jīng)過(guò)光程r時(shí)受到衰減,然后被光電系統(tǒng)接收。測(cè)出透射率t，可根據(jù)[343-12]確定海水的線性衰減系數(shù)μ。終端顯示出μ值的儀器稱為線性衰減系數(shù)測(cè)定儀，顯示t的稱為準(zhǔn)直光透射率儀。
　由于海水的線性衰減系數(shù)和波長(zhǎng)有關(guān)，故通常在光路中進(jìn)行光譜分析。根據(jù)需要，較寬的分光可用玻璃濾光片（帶寬 100nm左右）；較窄的可用干涉濾光片（帶寬10nm左右）；精度更高的分光可用棱鏡或光柵作色散元件。通�？蓽y(cè)得透射率隨波長(zhǎng)變化的連續(xù)曲線。
　透射率t的測(cè)量誤差主要有 4部分：①由于準(zhǔn)直接收系統(tǒng)具有一定的視場(chǎng)角，因此接收到的輻射通量中包含了一部分很強(qiáng)的前向小角度散射光，使測(cè)得的透射率偏大。這是透射率測(cè)量的主要誤差。一般可通過(guò)合理的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)降低這種誤差。②介質(zhì)的多次散射光中，有一部分進(jìn)入接收系統(tǒng)，使測(cè)量值偏大。若光束截面較小，可消除這種誤差。③機(jī)械加工精度和材料熱膨脹的影響，使水中光程測(cè)量不準(zhǔn)而產(chǎn)生誤差。故提高機(jī)械加工精度和選用熱脹系數(shù)小的合適材料，可以減小這種誤差。④光源的電壓不穩(wěn)定或光源的老化和光電器件靈敏度變化所引起的測(cè)量誤差。采用雙光束比較測(cè)量，可以完全消除這種誤差。在海洋光學(xué)儀器中，廣泛采用比較測(cè)量的方法。
　光散射儀　一種是用來(lái)測(cè)定海水（體積）散射函數(shù)()的β儀，另一種是測(cè)量海水總散射系數(shù)b的b儀。因海水散射函數(shù)隨波長(zhǎng)的變化不大，故測(cè)量時(shí)一般不作光譜分光。
　測(cè)定的原理是(圖2[水中光散射儀測(cè)量原理圖]):從光源發(fā)出的光，經(jīng)準(zhǔn)直發(fā)射系統(tǒng)，變成準(zhǔn)直光束，它射入水中時(shí)受到散射。調(diào)節(jié)儀器，使準(zhǔn)直接收系統(tǒng)的視線和發(fā)射器的光束成θ角，就接收到相應(yīng)于θ角的散射光，后者被光電器件轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在θ方向接收到的一個(gè)小水體的體積輻射的散射光，與散射體積及其上的輻照度成正比,比例系數(shù)就是散射函數(shù)。由于散射光很弱,而且在不同方向上的強(qiáng)度變化可達(dá) 5個(gè)數(shù)量級(jí)。所以在散射儀中都采用光電倍增管作光電接收器件，以提高接收靈敏度,并作適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理。為了保證測(cè)量的精度,要求光源的發(fā)光強(qiáng)度在測(cè)定過(guò)程中保持穩(wěn)定，并采用雙光路比較測(cè)量，對(duì)散射體積隨角度的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)校正。小角度散射測(cè)量，是不可缺少的散射參量。應(yīng)用小角度散射儀，已測(cè)得了0.085的散射函數(shù)值。
　為測(cè)定總散射系數(shù)b,要求測(cè)量0～180范圍內(nèi)的散射光的積分。但由于小角度散射測(cè)量的困難,b儀所測(cè)的只是10～170范圍內(nèi)的散射光的積分。實(shí)測(cè)中,不同混濁度的海水,其θ小于10的前向散射在總散射中所占的比例不同；水中光程的衰減因水體而異，在混濁水中測(cè)量b時(shí)，必須作適當(dāng)?shù)男Ｕ�。�?shí)測(cè)表明，45方向的散射函數(shù)值[343-01]與總散射系數(shù)b的比值是一個(gè)比較穩(wěn)定的值,平均為 3.2×10,故可以通過(guò)對(duì)[343-02]的測(cè)量求出總散射系數(shù)b。
　測(cè)定表觀光學(xué)性質(zhì)的儀器　主要包括輻照儀、輻亮度儀和輻亮度偏振儀。
　輻照度儀　海洋表觀光學(xué)性質(zhì)測(cè)量?jī)x器中應(yīng)用*廣泛的儀器，用于測(cè)量光譜向下輻照度e和光譜向上輻照度e。通過(guò)計(jì)算可進(jìn)一步得到反射比（輻照度比）
　　　         r=e/e
　根據(jù)輻照度的定義，為了測(cè)量光譜輻照度，必須有一個(gè)能按照余弦定律收集所有投射在接收面上的輻射的余弦集光器（圖3[ 輻照度儀原理圖]）。接收的光輻射經(jīng)光譜分光后，被光電接收器件轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。通常的儀器都配以光學(xué)的或電子學(xué)的衰減器，以適應(yīng)從海面到深層的輻照度的大范圍變化。
　余弦集光器一般由平面或半球狀的磨砂玻璃或表面磨砂的乳白有機(jī)玻璃制成，其光譜透射率在測(cè)量波段范圍內(nèi)應(yīng)不隨波長(zhǎng)而變。光譜分光系統(tǒng)可根據(jù)分光的要求，采用玻璃濾光片、干涉濾光片、棱鏡或光柵。光電接收器件有硒光電池、硅光電池、光電倍增管等多種。為了準(zhǔn)確地測(cè)量e和e，在測(cè)量中必須保持余弦集光器的水平狀態(tài)，所以輻照度儀都安裝在水平架上。為了測(cè)量輻照度在水中的垂直衰減，常用雙輻照度儀系統(tǒng)。其中一個(gè)儀器測(cè)量水下輻照度，另一儀器同時(shí)測(cè)量海面上的輻照度，兩者的比值與海面上輻照度的變化無(wú)關(guān)，故可消除海面輻照條件的變化而引起輻照衰減測(cè)量的誤差。
　輻亮度儀和輻亮度偏振儀　主要用于海洋光學(xué)基礎(chǔ)研究的測(cè)量。輻亮度儀用于測(cè)量各個(gè)方向的表觀輻亮度。其接收系統(tǒng)是準(zhǔn)直接收的光度計(jì)，限定接收很小的視場(chǎng)角（約10～10）的輻亮度。光度計(jì)在機(jī)械控制下沿不同方位角和俯仰角旋轉(zhuǎn),可接收海水空間4π立體角的各個(gè)方向的輻亮度。為了研究海中表觀輻亮度的偏振分布，在輻亮度儀的準(zhǔn)直接收系統(tǒng)之前安裝有檢偏器，后者可自動(dòng)繞準(zhǔn)直系統(tǒng)的光軸旋轉(zhuǎn)，以接收不同偏振方向的輻亮度。這種儀器即為輻亮度偏振儀。
　海洋光學(xué)的測(cè)量?jī)x器很多，除上述基本儀器外，還有量子輻照度儀和光學(xué)傳遞函數(shù)儀等。
　參考書目
n.g.jerlov，marine optics，elsevier scientificpubl.，amsterdam，1976.