Strølys

Rød blending forårsaket av lyslekkasje i et kamera.

Kart fra 1996–1997 som viser himmelglød over Europe.

Effekter av strølys.

Ulike manifestasjoner av strølys i et banebilde av solen: glorie rundt (spredning), lange stråler (diffraksjon), mange kopiflekker (spøkelser).

Ulike teleskopdesign. Lukket design (til venstre) skal minske strølys.

Strølys er lys i et optisk system som ikke er ment å være der i henhold til designet.^[1][2][3] Lyset kan enten komme fra den tiltenkte kilden men følge andre veier enn beregnet, eller det kan komme fra en annen kilde enn den tiltenkte kilden. Strølyset vil ofte sette en arbeidsgrense på det dynamisk omfanget til systemet ved at den begrenser signal-støy-forholdet eller kontrastforholdet gjennom å begrense hvor mørkt systemet kan være.^[4] Okulært strølys er et eksempel på strølys i det menneskelige øyet.

Optiske systemer

Monokromatisk lys

Optiske måleinstrumenter som fungerer med monokromatisk (ensfarget) lys, slik som for eksempel spektrofotometre, definer strølys som lys i systemet med andre bølgelengder (farger) enn det som er tiltenkt. Mengde strølys er en av de mest kritiske spesifikasjonene til et slikt instrument.^[5] For eksempel kan intense, smale absorpsjonsbånd lett se ut til å ha en toppabsorpsjon mindre enn den sanne absorpsjonen av prøven fordi instrumentet sin evne til å måle lysoverføring gjennom prøven blir begrenset av strølyset. En metode for å redusere strølys i slike systemer er bruk av doble monokromatorer. Forholdet mellom overført strølys og signal reduseres til produktet av forholdet for hver monokromator, slik at kombinering av to monokromatorer i serie med 10⁻³ strølys hver gir et system med et strølys-forhold på 10⁻⁶, hvilket muliggjør et mye større dynamisk område for målinger.

Det har også blitt funnet opp metoder for å måle og kompensere for strølys i spektrofotometre.^[6] ASTM E387-standarden beskriver metoder for å estimere strølys i spektrofotometre.^[7] Begrepene som brukes der er stray radiant power (SRP, "strøstråle-kraft") og stray radiant power ratio (SRPR, "strøstråle-kraftforhold").

Det finnes også kommersielle kilder med referansemateriale for å hjelpe med å teste strølys-mengde i spektrofotometre.^[8]

Astronomi

I optisk astronomi kan strølys fra himmelglød (sky glow) begrense muligheten til å oppdage svakt lysende legemer. I denne sammenheng kommer strølyset fra andre kilder og fokuseres på samme sted som det svake objektet.

Strølys er en stor utfordring i utformingen av koronagrafer som brukes for å observere solens koronaer.

Kilder

Det er mange kilder til strølys.^[9] Eksempelvis:

• Spøkelsesdiffraksjoner (engelsk: ghost orders) i diffraksjonsgitre, disse kan for eksempel være forårsaket av periodiske variasjoner i avstanden mellom gittersporene
• Lysspredning på vei mot et teleskop forårsaket av partikler langs den optiske banen til en stjerne
• Lys som sendes ut av komponenter i det optiske systemet
  • Infrarøde optiske systemer er åpenbart spesielt utsatt på grunn av varmestråling
    • En måte å redusere effekten av IR-strølys generert av selve systemet er å gå fra å jobbe DC-signaler til et smalt frekvensbånd hvor amplituden til strølys-utslippene er mindre. Dette kan for eksempel gjøres ved å modulere kildelyset som kommer inn i systemet med en optisk kutter (roterende skive med utskjæringer for å modulere lys), og isolere den oppdagede kildesignalkomponenten fra den oppdagede strølys-komponenten med en lock-in-forsterker (eller innlåsnings-forsterker, en forsterkertype som kan trekke ut et signal med en kjent bærebølge fra et ekstremt støyende miljø) synkronisert til kuttefrekvensen. Imidlertid vil denne tilnærmingen fortsatt være begrenset av detektorens dynamiske område. Det vil si at strølys-komponenten ikke må være så stor at den metter detektoren.
• Refleksjoner fra linseoverflater
  • Antirefleksbelegg brukes til å redusere strølys.
  • Narcissus,^[10] særlig for infrarøde detektorer reflekteres termisk stråling fra sensoren selv tilbake fra linseflater
• Lys spredt fra overflatene til bærende konstruksjoner i det optiske systemet
• Diffus refleksjon fra uperfekte speiloverflater
• Lyslekkasjer, eksponering av ekstra lys gjennom en normalt lystett barriere, eksempelvis kabinettet til systemet
  • Dette kan være den første årsaken man bør vurdere, men som listen viser er det neppe den eneste kilden til strølys

Designverktøy

Det finnes en rekke programvareverktøy for optisk design som har muligheten til å modellere strølys i optiske systemer, for eksempel:

• Advanced Systems Analysis Program (ASAP)
• Fred Optical Engineering Software (FRED)^[11]
• Synopsys LightTools
• TracePro
• Zemax

En optisk designer kan bruke en slik modell for å predikere og minimere strølys i det endelige systemet.

Se også

• Blending, visuelt fenomen hvor det er vanskelig å se i på grunn av forstyrrelse fra et sterkt lys
• Refleksflekker, de synbare refleksene og lysspredningen av en lyskilde
• Spektral potensfordeling, effekt per arealenhet per bølgelengdeenhet av en bølgelengdekonsentrasjon, viktig for et stoffs transmittans, reflektivitet og absorbans
• Slørblending, dårlig ytelse i et optisk system grunnet innkommende lys som forviller seg fra de vanlige bildedannende banene og når fokalplanet

Referanser

1. «Det Norske Akademis ordbok». naob.no. Besøkt 27. november 2022. 
2. «Hvordan kan vi redusere lysforurensning?». Lysveileder. 10. juni 2021. Besøkt 27. november 2022. 
3. «Plan for friluftsliv og grønne områder - 3. Belysning». sites.google.com (på norsk). Besøkt 27. november 2022. 
4. «Section 4: Optical Signal-to-Noise Ratio and Stray Light». Besøkt 6. februar 2009. 
5. «Stray Light and Performance Verification». Mettler Toledo. Besøkt 14. august 2018. 
6. «Stray light measurement and compensation – Patent 4526470». Besøkt 6. februar 2009. 
7. «ASTM E387 -04 Standard Test Method for Estimating Stray Radiant Power Ratio of...». Besøkt 6. februar 2009. 
8. «Stray Light Reference Materials». Besøkt 6. februar 2009. 
9. «Stray light and ghost images – analyzed and reduced using simulation software.» (PDF). Arkivert fra originalen (PDF) 19. juli 2011. Besøkt 6. februar 2009.  .
10. . Bibcode:1977SPIE..107...57L. doi:10.1117/12.964596.  Manglende eller tom |tittel= (hjelp) .
11. «Stray light and ghost images – analyzed and reduced using simulation software.» (PDF). Arkivert fra originalen (PDF) 19. juli 2011. Besøkt 6. februar 2009.  .