Caracterización hiperespectral: Una introducción a las técnicas de laboratorio, mediciones de campo e información satelital

• Conocer  y comprender los conceptos básicos de la espectroscopia rotacional, vibracional y electrónica

• Adquirir destrezas en el manejo de técnicas experimentales de espectroscopia UV-VIS, Infrarroja y de fluorescencia en condiciones de laboratorio

• Adquirir práctica en el manejo de un radiómetro de campo a cielo abierto

• Aplicar los conceptos de la espectroscopia en el procesamiento e interpretación de imágenes satelitales hiperespectrales

Contenidos:

• Introducción a la espectroscopía

Los orígenes de la mecánica cuántica. Radiación del cuerpo negro. La distribución de Planck.  El espectro electromagnético. Dualidad Onda/partícula. Dinámica de los sistemas microscópicos. La ecuación de Schroedinger. Cuantización de la energía. La información en la función de onda. Estructura atómica y espectro atómico. Estructura molecular. Grados de libertad de un sistema.   Transiciones rotacionales, vibracionales y electrónicas. Modelos de dispersión de la luz.

• Espectroscopía  rotacional y vibracional

Técnicas experimentales.  Ley de Lambert y Beer. Intensidad de las líneas espectrales. Anchos de línea. Espectros rotacionales puros. Vibración de moléculas diatómicas y poliatómicas. Reglas de selección. Anarmonicidad. Espectros de vibración-rotación. Espectros rotacionales y  vibracionales RAMAN. Ejemplo de aplicaciones en astrofísica, biología y ciencias ambientales. Detección de especies a  partir de técnicas infrarrojas  en el laboratorio. Detección de especies a partir de técnicas de microondas e infrarrojas desde instrumentos a bordo de plataformas satelitales.

• Espectroscopía electrónica

Espectro electrónico de moléculas diatómicas y poliatómicas. Destinos de los estados electrónicamente excitados. Fluorescencia y fosforescencia, disociación y predisociación. Técnicas de medición de  absorción UV-VIS y fluorescencia en condiciones de laboratorio. Mediciones de Absorción UV-VIS y fluorescencia desde instrumentos a bordo de plataformas satelitales.

• Mediciones de irradiancia y radiancia espectral

Radiación en medios materiales. Radiancia e irradiancia. Introducción a la teoría de transferencia radiativa. Condiciones de borde. Tipos de reflectancia. Modelo especular y lambertiano. Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF). Vinculación entre los coeficientes de absorción y dispersión y la reflectancia. Modelo de Rayleigh y de Mie para la dispersión. Medición sobre superficies lambertianas en laboratorio. Medición de BRDF en laboratorio. Medición de radiancia e irradiancia espectral a campo. Modelos de inversión para la absorción y el scattering.

• Espectroscopia de imágenes satelitales 

Sistema satelital de adquisición. Irradiancia extrasolar. Absorción gaseosa en la atmósfera. Dispersión molecular y por partículas. Respuesta espectral del sensor. Técnicas de correcciones atmosféricas. Modelos de mezcla lineal. Modelos de mezcla no lineal. Técnicas de desmezclado espectral. Librerías de firmas espectrales. Introducción al analisis hiperespectral de imágenes satelitales. Ejemplo de detección de especies de interés ambiental.

• Andrews, D. G. (2010). An introduction to atmospheric physics. Cambridge University Press.
• Atkins, P. W., & De Paula, J. (2008). Atkins química física (pp. 143-144). Editorial Médica Panamericana.
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• Pandey, P. C., Srivastava, P. K., Balzter, H., Bhattacharya, B., & Petropoulos, G. P. (Eds.). (2020). Hyperspectral remote sensing: Theory and applications. Elsevier.
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Se regulariza el curso mediante   evaluaciones parciales desarrolladas en cada práctica. La nota final es un promedio de la entrega de cuatro informes de laboratorio y un examen final integrador en la MOODLE. Se aprueba una nota igual a 7 (siete) o mayor.