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 Góð þjónusta kostar, slök þjónusta kostar meira Laufey E. Gissurardóttir Skoðun Iceland Is Better Off than Switzerland Carl Baudenbacher Skoðun Við í Ölfusi höfum ekki beðið eftir öðrum, við erum leiðandi Grétar Ingi Erlendsson Skoðun Eftir Kveiksþátt Anna Björg Jónsdóttir,Hjördís Halldóra Sigurðardóttir Skoðun Nýr meirihluti tók við leikskólakerfi í stórsókn Steinunn Gyðu- og Guðjónsdóttir,Bjarnveig Birta Bjarnadóttir Skoðun Ríkið vill minnst tvö og hálft ár milli barnanna þinna Karítas Ólafsdóttir Skoðun Flokkur fólksins tekur í handbremsuna Eyjólfur Ármannsson Skoðun Cornell og klefamenning Olga Björt Þórðardóttir Skoðun Kostnaðurinn við nei Sigvaldi Einarsson Skoðun Hverjum er frelsið ætlað? Guðný S. Bjarnadóttir Skoðun Skoðun Skoðun VSK á baðlón: Vandinn er ekki skatturinn heldur fyrirvarinn Guðmundur Björnsson skrifar Skoðun Tækifærið í Stofnun atvinnuveganna Karl Steinar Óskarsson skrifar Skoðun Áskorun til dómsmálaráðherra, nú ert þú í dauðafæri Þorbjörg Jón Þorvaldur Heiðarsson skrifar Skoðun Heggur sá er hlífa skyldi Rósa Guðbjartsdóttir skrifar Skoðun Sporin í snjónum Arnar Sigurðsson skrifar Skoðun Stórefla þarf kjarnahlutverk ASÍ Arnaldur Grétarsson skrifar Skoðun Fullorðið fatlað fólk á rétt á áframhaldandi ráðgjöf og greiningu Atli Már Haraldsson Zebitz skrifar Skoðun Við í Ölfusi höfum ekki beðið eftir öðrum, við erum leiðandi Grétar Ingi Erlendsson skrifar Skoðun Hvernig get ég fundið ró þegar barnið mitt er í uppnámi? Sigrún Þóra Sveinsdóttir skrifar Skoðun Vill ráðherra veikja lífeyriskerfið? Finnbjörn A Hermannsson skrifar Skoðun Iceland Is Better Off than Switzerland Carl Baudenbacher skrifar Skoðun Nýr meirihluti tók við leikskólakerfi í stórsókn Steinunn Gyðu- og Guðjónsdóttir,Bjarnveig Birta Bjarnadóttir skrifar Skoðun Góð þjónusta kostar, slök þjónusta kostar meira Laufey E. Gissurardóttir skrifar Skoðun Kostnaðurinn við nei Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun Hver stal kökunni úr krúsinni? Gunnar Valur Sveinsson skrifar Skoðun Stríð Rússlands gegn utanríkisviðskiptum Úkraínu er stríð gegn fæðuöryggi heimsins Clara Ganslandt skrifar Skoðun Sjónvarpið 60 ára: Þögnin segir líka sögu Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Takk Hörður Jóhann Páll Jóhannsson skrifar Skoðun Firrur um aflareglu fyrir þorsk Ásgeir Daníelsson skrifar Skoðun EES málið, ESA og fullveldi Íslands og tími komin til varna Eggert Guðmundsson skrifar Skoðun Sýnum viljann í verki Aðalbjörg Stefanía Helgadóttir skrifar Skoðun Bókun 35 – þegar molnar undan stjórnkerfinu Aðalsteinn Júlíus Magnússon skrifar Skoðun Pínu sársauki á unga fólkið? Helgi Bárðarson skrifar Skoðun Austurland margborgar sig Ragnar Sigurðsson skrifar Skoðun Þorum við að tala um sorgina? Stefán Már Gunnlaugsson skrifar Skoðun Verklokafælni stjórnvalda Kjartan Björgvinsson skrifar Skoðun Við getum gert betur Hulda Brá Magnadóttir skrifar Skoðun Hverjum er frelsið ætlað? Guðný S. Bjarnadóttir skrifar Skoðun Bakslag fyrir barnafjölskyldur í Hafnarfirði Valdimar Víðisson skrifar Skoðun Þorum við að banna Airbnb eða erum við líka siðferðislegir hugleysingjar? Helen Ólafsdóttir 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.
Nýr meirihluti tók við leikskólakerfi í stórsókn Steinunn Gyðu- og Guðjónsdóttir,Bjarnveig Birta Bjarnadóttir Skoðun
Skoðun Áskorun til dómsmálaráðherra, nú ert þú í dauðafæri Þorbjörg Jón Þorvaldur Heiðarsson skrifar
Skoðun Fullorðið fatlað fólk á rétt á áframhaldandi ráðgjöf og greiningu Atli Már Haraldsson Zebitz skrifar
Skoðun Nýr meirihluti tók við leikskólakerfi í stórsókn Steinunn Gyðu- og Guðjónsdóttir,Bjarnveig Birta Bjarnadóttir skrifar
Skoðun Stríð Rússlands gegn utanríkisviðskiptum Úkraínu er stríð gegn fæðuöryggi heimsins Clara Ganslandt skrifar
Skoðun Þorum við að banna Airbnb eða erum við líka siðferðislegir hugleysingjar? Helen Ólafsdóttir skrifar
Nýr meirihluti tók við leikskólakerfi í stórsókn Steinunn Gyðu- og Guðjónsdóttir,Bjarnveig Birta Bjarnadóttir Skoðun