Ósýnilegur eiginleiki ljóss greindur með nýrri gerð ljósskautunarmælis Michael Juhl skrifar 15. maí 2020 08:00 Svokölluð skautun er mikilvægur eiginleiki ljóss sem alla jafna er ekki greinanlegur með berum augum. Skautun ljóss skiptir þó miklu máli í ljósleiðurum, þrívíddarkvikmyndum, sjálfkeyrandi bílum og í efnagreiningum. Býflugur og blekfiskar Sýnilegt ljós samanstendur af rafsegulbylgjum, eins og innrautt ljós, útfjólublátt ljós, röntgengeislar, útvarpsbylgjur og örbylgjur. Hugtakið skautun vísar til þess í hvaða stefnu rafsvið bylgjunnar sveiflast á hverjum tíma. Sumar dýrategundir geta greint þessa sveiflustefnu ljóss, þar á meðal býflugur og blekfiskar. Sveiflustefna ljóssins getur nefnilega gefið mikilvægar upplýsingar um hluti sem ljósið hefur lent á og víxlverkað við. Þannig geta sum dýr nýtt sér skautun ljóss frá himninum til að rata, þrátt fyrir að sólin sé ekki sýnileg. Tvístrun ljóss frá óreglulegu yfirborði myndar flókið víxlmynstur sem geymir uoolýsingar um skautunarástand ljóssins. Stjörnuljós og internetið Stjarneðlisfræðingar mæla skautun ljóss frá fjarlægum stjörnum, t.d. til að fá upplýsingar um segulsvið umhverfis viðkomandi stjörnur eða til að mæla stærð og efnasamsetningu smárra efnisagna í geimnum. Í efnafræði og líftækni má nýta skautun ljóss til að mæla svokallaða hendni sameinda og styrk þeirra í lausn. Samskipti á internetinu eru á formi ljóss og fylgst er nákvæmlega með skautunarstefnu ljósmerkja sem ferðast gegnum ljósleiðaranetið. Tæki sem greina þennan eiginleika ljóss kallast ljósskautunarmælar. Skautunarmælar sem fáanlegir eru á markaði eru þó í flestum tilfellum hægvirkir og dýrir. Víxlmynstur ljóssins eins og það birtist í myndavél. Byltingarkenndur íslenskur mælir Starfsmenn Nýsköpunarmiðstöðvar hafa á undanförnum árum unnið að hönnun og smíði á smásæjum skautunargreini sem gjörbyltir þeirra aðferðafræði sem notuð hefur verið til að greina skautun ljóss. Með því að beita myndgreiningu og gervigreind má í raun breyta hvaða hlut sem er í skautunargreini, svo framarlega sem hluturinn sýni ljósdreifingu sem er háð skautunarstefnunni. Þetta hefur verið sannreynt með því að breyta t.d. þynnu úr ódýru sellófanefni í skautunarmæli með mælinákvæmni sem er sambærileg við dýran og sérhæfðan tækjabúnað. Mælitæknin hentar vel til smækkunar og hafa skautunargreinar verið framleiddir hjá Nýsköpunarmiðstöð sem eru svo smáir að þeim hefur mátt koma fyrir á endanum á ljósleiðara, eða á svæði sem svarar einum tíunda hluta af þvermáli hárs. Með þessari nýju aðferðafræði, sem gerir skautunarmæla einfaldari og lækkar kostnað, eru bundnar vonir við að skautunargreiningu ljóss megi nýta á enn fleiri stöðum en áður hefur verið gert. Rannsóknirnar voru styrktar af Rannsóknasjóði og unnar í samstarfi við Harvard-háskóla. Nánari upplýsingar má finna í janúarhefti vísindatímaritsinsACS Photonics. Höfundur er verkefnastjóri hjá Nýsköpunarmiðstöð Íslands. Þessi grein er hluti af ritröðinni Nýsköpun og rannsóknir sem varpar ljósi á fjölbreyttar vísindarannsóknir og nýsköpunarstarf sem unnið er að hérlendis. Greinarnar eru skrifaðar af starfsmönnum Nýsköpunarmiðstöðvar Íslands og eru úr ársskýrslu miðstöðvarinnar. Nánari upplýsingar um Nýsköpunarmiðstöð Íslands eru á www.nmi.is. Viltu birta grein á Vísi? Kynntu þér reglur ritstjórnar um skoðanagreinar. Senda grein Nýsköpun og rannsóknir Mest lesið Þegar strákar og menn hætta að svara Steindór Þórarinsson Skoðun Spænski draumurinn – Ungt fólk í leit af sól, rólegheitum og eigið fé Hans Birgisson Skoðun Kjósa Íslendingar með fótunum? Hjálmar Vilhjálmsson Skoðun Gervigreind í ráðningum - stuðningur eða staðgengill? Helga Jóhanna Oddsdóttir Skoðun Þegar Alþingi virkar fyrir Ísland Guðmundur Ari Sigurjónsson Skoðun Það er mikið talað um ESB. En hver á Ísland í raun? Valerio Gargiulo Skoðun Þú þarft ekki samninginn til að sjá það sem mestu skiptir Daði Freyr Ólafsson Skoðun Fíllinn í stofunni Eldur Smári Kristinsson Skoðun Mikilvægir áfangar í orkumálum Vestfjarða Arna Lára Jónsdóttir Skoðun Engar formlegar aðlögunarviðræður við ESB mögulegar án umsóknar Íslands um aðild Júlíus Valsson Skoðun Skoðun Skoðun Þegar strákar og menn hætta að svara Steindór Þórarinsson skrifar Skoðun Mikilvægir áfangar í orkumálum Vestfjarða Arna Lára Jónsdóttir skrifar Skoðun Spænski draumurinn – Ungt fólk í leit af sól, rólegheitum og eigið fé Hans Birgisson skrifar Skoðun Gervigreind í ráðningum - stuðningur eða staðgengill? Helga Jóhanna Oddsdóttir skrifar Skoðun Opinber gögn eru þjóðarauðlind – ríkið verður að mynda eigið mállíkan Haukur Arnþórsson skrifar Skoðun Hraðtíska kallar á aðgerðir Norðurlanda Bryndís Haraldsdóttir skrifar Skoðun Fíllinn í stofunni Eldur Smári Kristinsson skrifar Skoðun Framtíð heilbrigðisþjónustu á Akureyri er í sjónmáli Sindri S. Kristjánsson skrifar Skoðun Engar formlegar aðlögunarviðræður við ESB mögulegar án umsóknar Íslands um aðild Júlíus Valsson skrifar Skoðun Þú þarft ekki samninginn til að sjá það sem mestu skiptir Daði Freyr Ólafsson skrifar Skoðun Þegar orðaslagurinn stríðir við þjóðarsálina Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Gervigreind er ekki sjálfkrafa góð eða slæm. Hún er alin upp Helgi S. Karlsson skrifar Skoðun Það er mikið talað um ESB. En hver á Ísland í raun? Valerio Gargiulo skrifar Skoðun Kjósa Íslendingar með fótunum? Hjálmar Vilhjálmsson skrifar Skoðun Þegar Alþingi virkar fyrir Ísland Guðmundur Ari Sigurjónsson skrifar Skoðun Lítil þjóð, stór tækifæri Þórður Birgisson skrifar Skoðun Hvalveiðar – þjóðarskömm sem verður að heyra sögunni til Helgi Felixson skrifar Skoðun Þjóðargersemi Ebba Margrét Magnúsdóttir skrifar Skoðun Sæti við borðið – eða sæti á ganginum? Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar Skoðun Ég vil ráða mínu sumarfríi Magnea Gná Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Mannmiðjuvillan og dýradráp Íslendinga Rósa Líf Darradóttir skrifar Skoðun Stóra Stjórnarskrármálið Guðmunda G. Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Hverjir fá sætin við borðið? Diljá Mist Einarsdóttir skrifar Skoðun Já til að SJÁ Berglind Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Fórnarlambsnaglinn Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Þegar jafnrétti verður blóraböggull Inga Valgerður Henriksen Bergdal skrifar Skoðun Sumarsólstöður: Tími birtu, þakklætis og helgisiða Þuríður Stefánsdóttir skrifar Skoðun Skýr mörk fyrir vindorku, sterkari vernd fyrir náttúruna Ása Berglind Hjálmarsdóttir skrifar Skoðun Hver hugsar þegar þú notar gervigreind — þú eða vélin? Halldór Jörgen Olesen skrifar Skoðun Mannréttindastofnun og réttindagæsla fatlaðs fólks Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Sjá meira
Svokölluð skautun er mikilvægur eiginleiki ljóss sem alla jafna er ekki greinanlegur með berum augum. Skautun ljóss skiptir þó miklu máli í ljósleiðurum, þrívíddarkvikmyndum, sjálfkeyrandi bílum og í efnagreiningum. Býflugur og blekfiskar Sýnilegt ljós samanstendur af rafsegulbylgjum, eins og innrautt ljós, útfjólublátt ljós, röntgengeislar, útvarpsbylgjur og örbylgjur. Hugtakið skautun vísar til þess í hvaða stefnu rafsvið bylgjunnar sveiflast á hverjum tíma. Sumar dýrategundir geta greint þessa sveiflustefnu ljóss, þar á meðal býflugur og blekfiskar. Sveiflustefna ljóssins getur nefnilega gefið mikilvægar upplýsingar um hluti sem ljósið hefur lent á og víxlverkað við. Þannig geta sum dýr nýtt sér skautun ljóss frá himninum til að rata, þrátt fyrir að sólin sé ekki sýnileg. Tvístrun ljóss frá óreglulegu yfirborði myndar flókið víxlmynstur sem geymir uoolýsingar um skautunarástand ljóssins. Stjörnuljós og internetið Stjarneðlisfræðingar mæla skautun ljóss frá fjarlægum stjörnum, t.d. til að fá upplýsingar um segulsvið umhverfis viðkomandi stjörnur eða til að mæla stærð og efnasamsetningu smárra efnisagna í geimnum. Í efnafræði og líftækni má nýta skautun ljóss til að mæla svokallaða hendni sameinda og styrk þeirra í lausn. Samskipti á internetinu eru á formi ljóss og fylgst er nákvæmlega með skautunarstefnu ljósmerkja sem ferðast gegnum ljósleiðaranetið. Tæki sem greina þennan eiginleika ljóss kallast ljósskautunarmælar. Skautunarmælar sem fáanlegir eru á markaði eru þó í flestum tilfellum hægvirkir og dýrir. Víxlmynstur ljóssins eins og það birtist í myndavél. Byltingarkenndur íslenskur mælir Starfsmenn Nýsköpunarmiðstöðvar hafa á undanförnum árum unnið að hönnun og smíði á smásæjum skautunargreini sem gjörbyltir þeirra aðferðafræði sem notuð hefur verið til að greina skautun ljóss. Með því að beita myndgreiningu og gervigreind má í raun breyta hvaða hlut sem er í skautunargreini, svo framarlega sem hluturinn sýni ljósdreifingu sem er háð skautunarstefnunni. Þetta hefur verið sannreynt með því að breyta t.d. þynnu úr ódýru sellófanefni í skautunarmæli með mælinákvæmni sem er sambærileg við dýran og sérhæfðan tækjabúnað. Mælitæknin hentar vel til smækkunar og hafa skautunargreinar verið framleiddir hjá Nýsköpunarmiðstöð sem eru svo smáir að þeim hefur mátt koma fyrir á endanum á ljósleiðara, eða á svæði sem svarar einum tíunda hluta af þvermáli hárs. Með þessari nýju aðferðafræði, sem gerir skautunarmæla einfaldari og lækkar kostnað, eru bundnar vonir við að skautunargreiningu ljóss megi nýta á enn fleiri stöðum en áður hefur verið gert. Rannsóknirnar voru styrktar af Rannsóknasjóði og unnar í samstarfi við Harvard-háskóla. Nánari upplýsingar má finna í janúarhefti vísindatímaritsinsACS Photonics. Höfundur er verkefnastjóri hjá Nýsköpunarmiðstöð Íslands. Þessi grein er hluti af ritröðinni Nýsköpun og rannsóknir sem varpar ljósi á fjölbreyttar vísindarannsóknir og nýsköpunarstarf sem unnið er að hérlendis. Greinarnar eru skrifaðar af starfsmönnum Nýsköpunarmiðstöðvar Íslands og eru úr ársskýrslu miðstöðvarinnar. Nánari upplýsingar um Nýsköpunarmiðstöð Íslands eru á www.nmi.is.
Þessi grein er hluti af ritröðinni Nýsköpun og rannsóknir sem varpar ljósi á fjölbreyttar vísindarannsóknir og nýsköpunarstarf sem unnið er að hérlendis. Greinarnar eru skrifaðar af starfsmönnum Nýsköpunarmiðstöðvar Íslands og eru úr ársskýrslu miðstöðvarinnar. Nánari upplýsingar um Nýsköpunarmiðstöð Íslands eru á www.nmi.is.
Engar formlegar aðlögunarviðræður við ESB mögulegar án umsóknar Íslands um aðild Júlíus Valsson Skoðun
Skoðun Spænski draumurinn – Ungt fólk í leit af sól, rólegheitum og eigið fé Hans Birgisson skrifar
Skoðun Opinber gögn eru þjóðarauðlind – ríkið verður að mynda eigið mállíkan Haukur Arnþórsson skrifar
Skoðun Engar formlegar aðlögunarviðræður við ESB mögulegar án umsóknar Íslands um aðild Júlíus Valsson skrifar
Engar formlegar aðlögunarviðræður við ESB mögulegar án umsóknar Íslands um aðild Júlíus Valsson Skoðun