الضوء الشارد

صورة تظهر تسربًا ضوئيًا
صورة متأثرة بالضوء المتناثر

الضوء الشارد هو ضوء في النظام البصري لم يكن مقصودًا في التصميم. قد يكون مصدر هذا الضوء هو المصدر المقصود، ولكنه يسلك مسارات مختلفة عن تلك المقصودة، أو قد يكون مصدره مصدرًا آخر غير المصدر المقصود. غالبًا ما يفرض هذا الضوء حدًا عمليًا على النطاق الديناميكي للنظام؛ فهو يحد من نسبة الإشارة إلى الضوضاء أو نسبة التباين ، وذلك بتقييد مدى عتمة النظام. [ 1 ] الضوء الشارد العيني هو الضوء الشارد الذي يدخل العين البشرية .

الأنظمة البصرية

ضوء أحادي اللون

تُعرّف أجهزة القياس البصرية التي تعمل بالضوء أحادي اللون ، مثل أجهزة قياس الطيف الضوئي ، الضوء الشارد بأنه الضوء الموجود في النظام بأطوال موجية (ألوان) تختلف عن الطول الموجي (اللون) المقصود. ويُعدّ مستوى الضوء الشارد أحد أهم مواصفات الجهاز. [ 2 ] فعلى سبيل المثال، قد تبدو نطاقات الامتصاص الضيقة والكثيفة وكأنها ذات ذروة امتصاص أقل من الامتصاص الحقيقي للعينة، لأن قدرة الجهاز على قياس نفاذية الضوء عبر العينة محدودة بمستوى الضوء الشارد. ومن طرق تقليل الضوء الشارد في هذه الأنظمة استخدام مُوحِّدات لون مزدوجة . إذ تُخفَّض نسبة الضوء الشارد النافذ إلى الإشارة إلى حاصل ضرب النسبة لكل مُوحِّد لون، وبالتالي فإن دمج مُوحِّدَي لون على التوالي، مع 10⁻³ ضوء شارد لكل منهما، يُنتج نظامًا بنسبة ضوء شارد تبلغ 10⁻⁶ ، مما يسمح بنطاق ديناميكي أوسع بكثير للقياسات.

تم ابتكار طرق لقياس الضوء الشارد والتعويض عنه في أجهزة قياس الطيف الضوئي. [ 3 ] يصف معيار ASTM E387 طرق تقدير الضوء الشارد في أجهزة قياس الطيف الضوئي. [ 4 ] المصطلحات المستخدمة هي القدرة الإشعاعية الشارد (SRP) ونسبة القدرة الإشعاعية الشارد (SRPR).

كما توجد مصادر تجارية للمواد المرجعية للمساعدة في اختبار مستوى الضوء الشارد في أجهزة قياس الطيف الضوئي. [ 5 ]

علم الفلك

في علم الفلك البصري ، قد يُعيق الضوء المتناثر من توهج السماء القدرة على رصد الأجرام الخافتة. ويُقصد بالضوء المتناثر هنا الضوء القادم من مصادر أخرى والذي يتركز في نفس مكان الجرم الخافت.

يُعد الضوء الشارد مشكلة رئيسية في تصميم جهاز الكورونوغراف ، المستخدم لمراقبة هالة الشمس .

مصادر

توجد مصادر عديدة للضوء المتناثر. [ 6 ] على سبيل المثال:

  • ترتيبات وهمية في محززات الحيود . يمكن أن تحدث هذه الترتيبات بسبب اختلافات دورية في تباعد الأخاديد في المحززات المحفورة، على سبيل المثال.
  • الضوء المتشتت باتجاه التلسكوب من الجسيمات على طول المسار البصري إلى النجم.
  • الضوء المنبعث من مكونات النظام البصري.
    • من الواضح أن الأنظمة البصرية التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء معرضة بشكل خاص للتلف بسبب الإشعاع الحراري .
      • إحدى طرق تقليل تأثير الأشعة تحت الحمراء المتسربة المتولدة داخل النظام هي الانتقال من العمل بإشارات التيار المستمر إلى نطاق ترددي ضيق حيث يكون سعة الانبعاثات المتسربة أصغر. يمكن تحقيق ذلك، على سبيل المثال، عن طريق تعديل ضوء المصدر الداخل إلى النظام باستخدام مروحية ضوئية ، وعزل مكون إشارة المصدر المكتشف عن المكون المتسرب المكتشف باستخدام مضخم قفل متزامن مع تردد المروحية. مع ذلك، لا يزال هذا النهج محدودًا بالنطاق الديناميكي للكاشف. أي، يجب ألا يكون المكون المتسرب كبيرًا لدرجة تشبع الكاشف.
  • انعكاسات من أسطح العدسات .
  • الضوء المتناثر من أسطح الهياكل الداعمة داخل النظام البصري.
  • انعكاس منتشر من أسطح المرايا غير المثالية .
  • تسرب الضوء في غلاف النظام.

أدوات التصميم

يمكن لعدد من برامج التصميم البصري محاكاة الضوء الشارد في النظام البصري، على سبيل المثال:

يمكن استخدام هذه النماذج للتنبؤ بالضوء الشارد وتقليله في النظام النهائي.

انظر أيضاً

مراجع

  1. "القسم 4: نسبة الإشارة إلى الضوضاء البصرية والضوء الشارد" . تم الاطلاع عليه في 6 فبراير 2009 .
  2. "الضوء الشارد والتحقق من الأداء" . ميتلر توليدو . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 أغسطس 2018 .
  3. "قياس الضوء الشارد والتعويض عنه - براءة الاختراع رقم 4526470" . تم الاطلاع عليه في 6 فبراير 2009 .
  4. "ASTM E387 -04 طريقة الاختبار القياسية لتقدير نسبة الطاقة الإشعاعية الضائعة لـ..." تم استرجاعها في 6 فبراير 2009 .
  5. "مواد مرجعية حول الضوء الشارد" . تم الاطلاع عليه في 6 فبراير 2009 .
  6. 1 2 "الضوء الشارد والصور الشبحية - تحليلها وتقليلها باستخدام برامج المحاكاة" (ملف PDF) . تم الاطلاع عليه في 6 فبراير 2009 .
  7. لاو، أ.س. (1977). ليتل، جون د.؛ مورو، هوارد إي. (محرران). "تأثير نرجس في أنظمة المسح الضوئي بالأشعة تحت الحمراء". مشاكل الضوء الشارد في الأنظمة البصرية . مشاكل الضوء الشارد في الأنظمة البصرية. 107 : 57. Bibcode : 1977SPIE..107...57L . doi : 10.1117/12.964596 . S2CID 122030149 .