Рассеянный свет

Нежелательный свет в оптической системе

Рассеянный свет – это свет в оптической системе , который не был предусмотрен конструкцией. Свет может исходить от предполагаемого источника, но следовать по пути, отличному от предполагаемого, или он может исходить от источника, отличного от предполагаемого. Этот свет часто устанавливает рабочий предел динамического диапазона системы; он ограничивает соотношение сигнал/шум или коэффициент контрастности , ограничивая степень темности системы. ^[1] Рассеянный свет – это рассеянный свет в человеческом глазу .

Оптические системы

Монохроматический свет

Оптические измерительные приборы, работающие с монохроматическим светом , такие как спектрофотометры , определяют рассеянный свет как свет в системе с длинами волн (цветами), отличными от предусмотренных. Уровень рассеянного света является одной из наиболее важных характеристик прибора. ^[2] Например, интенсивные, узкие полосы поглощения могут легко оказаться с пиковым поглощением, меньшим, чем истинное поглощение образца, поскольку способность прибора измерять пропускание света через образец ограничена уровнем рассеянного света. Одним из методов уменьшения рассеянного света в этих системах является использование двойных монохроматоров . Отношение проходящего рассеянного света к сигналу уменьшается до произведения отношения для каждого монохроматора, поэтому объединение двух монохроматоров последовательно с 10 ^-3 рассеянного света каждый дает систему с коэффициентом рассеянного света 10 ^-6 , что позволяет получить гораздо большую динамический диапазон измерений.

Также были изобретены методы измерения и компенсации рассеянного света в спектрофотометрах. ^[3] Стандарт ASTM E387 описывает методы оценки рассеянного света в спектрофотометрах. ^[4] Используемые термины — паразитная мощность излучения (SRP) и коэффициент паразитной мощности излучения (SRPR).

Существуют также коммерческие источники эталонных материалов, которые помогут проверить уровень рассеянного света в спектрофотометрах. ^[5]

Астрономия

В оптической астрономии рассеянный свет от свечения неба может ограничивать возможность обнаружения слабых объектов. В этом смысле рассеянный свет — это свет от других источников, который фокусируется в том же месте, что и слабый объект.

Рассеянный свет является серьезной проблемой при разработке коронографа , используемого для наблюдения солнечной короны.

Источники

Существует множество источников рассеянного света. ^[6] Например:

• Призрачные порядки в дифракционных решетках . Это может быть вызвано, например, периодическими изменениями расстояния между канавками в линейчатых решетках.
• Свет рассеивается в телескоп от частиц по оптическому пути к звезде.
• Свет, излучаемый компонентами оптической системы.
  • Очевидно, что инфракрасные оптические системы особенно чувствительны к тепловому излучению .
    • Одним из способов снижения влияния паразитных ИК-излучений, генерируемых внутри системы, является переход от работы с сигналами постоянного тока к узкой полосе частот, где амплитуда паразитных излучений меньше. Это можно сделать, например, путем модуляции исходного света, поступающего в систему, с помощью оптического прерывателя и изоляции обнаруженной составляющей исходного сигнала от обнаруженной паразитной составляющей с помощью синхронизирующего усилителя , синхронизированного с частотой прерывателя. Однако этот подход по-прежнему ограничен динамическим диапазоном детектора. То есть паразитная составляющая не должна быть настолько велика, чтобы насыщать детектор.
• Отражения от поверхностей линз .
  • Для уменьшения рассеянного света используются антибликовые покрытия .
  • Эффект Нарцисса ^[7] — в частности, тепловое излучение инфракрасного детектора отражается обратно на себя от поверхностей линз.
• Свет, рассеянный от поверхностей несущих конструкций внутри оптической системы.
• Диффузное отражение от несовершенных зеркальных поверхностей.
• Утечки света в корпусе системы.

Инструменты проектирования

Ряд программ оптического проектирования могут моделировать рассеянный свет в оптической системе, например:

• как можно скорее
• ФРЕД ^[6]
• Synopsys LightИнструменты
• ТрассПро
• Земакс

Такие модели можно использовать для прогнозирования и минимизации рассеянного света в конечной системе.

Смотрите также

• Яркий свет (видение)
• Отблеск от линз
• Спектральное распределение мощности
• Вуалирующие блики

Рекомендации

1. «Раздел 4: Оптическое отношение сигнал/шум и рассеянный свет» . Проверено 6 февраля 2009 г.
2. «Посторонний свет и проверка производительности». Меттлер Толедо . Проверено 14 августа 2018 г.
3. «Измерение и компенсация рассеянного света - Патент 4526470» . Проверено 6 февраля 2009 г.
4. «ASTM E387-04 Стандартный метод испытаний для оценки коэффициента рассеянной лучистой мощности…» Проверено 6 февраля 2009 г. .
5. «Справочные материалы по рассеянному свету» . Проверено 6 февраля 2009 г.
6. «Рассеянный свет и призрачные изображения – проанализированы и уменьшены с помощью программного обеспечения для моделирования» (PDF) . Проверено 6 февраля 2009 г.
7. Лау, А.С. (1977). Литл, Джон Д.; Морроу, Ховард Э. (ред.). «Эффект Нарцисса в системах инфракрасного оптического сканирования». Проблемы рассеянного света в оптических системах . Проблемы рассеянного света в оптических системах. 107 : 57. Бибкод : 1977SPIE..107...57L. дои : 10.1117/12.964596. S2CID  122030149.