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 Góðvild er ekki stefna Elliði Vignisson Skoðun Þegar konur komast ekki upp á skoðunarbekkinn Þuríður Harpa Sigurðardóttir Skoðun Málþroskaþjófar og misskilin góðmennska Hallfríður Þórarinsdóttir Skoðun Þegar enginn veit hvað er til í ísskápnum Elín Anna Baldursdóttir Skoðun Verða íslenskar afurðir „Made in Europe“? Hallgrímur Oddsson Skoðun Gíraffaheilkennið þvert á flokka Bjarni Karlsson Skoðun Verstfirðir eða Bestfirðir? Erna Lea Bergsteinsdóttir Skoðun Hvenær varð uppruni að skýringu á öllu? Jasmina Vajzović Crnac Skoðun Frumkvöðlar dagsins eru skattgreiðendur framtíðarinnar Arnar Bjarnason Skoðun Handbók MAGA hreyfingarnar: Flood the zone with shit Guðni Freyr Öfjörð Skoðun Skoðun Skoðun Hvar var rannsóknarblaðamennskan? Theódór S. Halldórsson skrifar Skoðun Er náttúrupassinn áhættunnar virði? Valdís María Smáradóttir skrifar Skoðun Keisarinn er ekki í fötum! Hjördís Guðný Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Gíraffaheilkennið þvert á flokka Bjarni Karlsson skrifar Skoðun Verstfirðir eða Bestfirðir? Erna Lea Bergsteinsdóttir skrifar Skoðun Íslenskunám í starfi er sameiginleg ábyrgð Rebekka Levin,Heiða Björk Vignisdóttir skrifar Skoðun Hversu marga dökka sérðu á myndinni? Óskar Steinn Ómarsson skrifar Skoðun Ritskoðun fjölmiðlanefndar? Hallmundur Albertsson skrifar Skoðun Hefur eftirlitsstofnun ríkisins misst sjónar á velferð barna? Anna Margrét Hrólfsdóttir,Elsa Dögg Benjamínsdóttir,Fríður Pétursdóttir,Guðlaugur Kristmundsson,María Dröfn Egilsdóttir,Sigurgeir B. Þórisson skrifar Skoðun Fleyg ummæli á Alþingi! Steingrímur Jónsson skrifar Skoðun Leikskóli á að vera réttur allra barna Dagur B. Eggertsson skrifar Skoðun Ísland þarf að breyta um takt í netöryggismálum Unnur Kristín Sveinbjarnardóttir skrifar Skoðun Hvenær varð uppruni að skýringu á öllu? Jasmina Vajzović Crnac skrifar Skoðun Heilbrigðisvottorð fyrir nýtt samband? Olga Björt Þórðardóttir skrifar Skoðun Þegar enginn veit hvað er til í ísskápnum Elín Anna Baldursdóttir skrifar Skoðun Unga fólkið borgar tvisvar – efnahagur foreldra skiptir sköpum Sigurður Stefánsson skrifar Skoðun Stærsta gjöfin gæti verið líffæragjöf Sunna G. Sigurðardóttir skrifar Skoðun Málþroskaþjófar og misskilin góðmennska Hallfríður Þórarinsdóttir skrifar Skoðun Þegar konur komast ekki upp á skoðunarbekkinn Þuríður Harpa Sigurðardóttir skrifar Skoðun Góðvild er ekki stefna Elliði Vignisson skrifar Skoðun Frumkvöðlar dagsins eru skattgreiðendur framtíðarinnar Arnar Bjarnason skrifar Skoðun Verða íslenskar afurðir „Made in Europe“? Hallgrímur Oddsson skrifar Skoðun Hvernig samfélagi viltu búa í? Jóna Björk Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Endurgreiðsla vegna viðhalds er fjárfesting til framtíðar Jóhannes Unnar Barkarson skrifar Skoðun Þegar íslenskt auglýsingafé leitar til erlendra tæknirisa Hólmgeir Baldursson skrifar Skoðun Námsmat í 10. bekk skólaárið 2026-2027 Gauti Eiríksson skrifar Skoðun Þjáist þú af staðreyndagreddu? Þórdís Hólm Filipsdóttir skrifar Skoðun Landakortið minnkar ekki þótt lögreglustjórum fækki Lárus Bjarnason skrifar Skoðun Komdu með nestispeningana Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun Ósýnilegt fólk og sýnileg ábyrgð Þorvaldur Óttar Guðlaugsson 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.
Skoðun Íslenskunám í starfi er sameiginleg ábyrgð Rebekka Levin,Heiða Björk Vignisdóttir skrifar
Skoðun Hefur eftirlitsstofnun ríkisins misst sjónar á velferð barna? Anna Margrét Hrólfsdóttir,Elsa Dögg Benjamínsdóttir,Fríður Pétursdóttir,Guðlaugur Kristmundsson,María Dröfn Egilsdóttir,Sigurgeir B. Þórisson skrifar
Skoðun Endurgreiðsla vegna viðhalds er fjárfesting til framtíðar Jóhannes Unnar Barkarson skrifar