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 Slaufun, skautun, skömmun Örn Bárður Jónsson Skoðun Almenningur ákveður 29. ágúst hvort vextir verða 3–4% eða 8–9% og áhætta þjóðarinnar verði mikil eða lítil næstu 30 árin Baldur Pétursson Skoðun Hvað segja hin 20.000 fyrirtækin? Andrés Magnússon,Hrund Rudolfsdóttir,Margrét Kristmannsdóttir Skoðun Að skilja, eða skilja ekki, umræðuna Lúðvík Bergvinsson Skoðun Verðbólgan er stærsti einstaki uppruni hagnaðar á Íslandi Egill Almar Ágústsson Skoðun Er Marta Kos einnig að plata?.. en það má ekki plata Júlíus Valsson Skoðun NEI! Atlaga að lýðræði og svipting kosningaréttar Magnús Jónsson Skoðun „Vilja til að ganga í Evrópusambandið“ Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Fullveldi þjóðar og frelsi einstaklings Pétur B. Sveinsson Skoðun Grein fyrir óákveðna kjósendur og nei-sinna Magnea Marinósdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Kerfislægt virðingarleysi – Þegar sparað er í velferð en verðmæti sameignar renna annað Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Rífum í lóðin Karólína Helga Símonardóttir skrifar Skoðun Maðurinn einn er ei nema hálfur – með öðrum er hann meiri en hann sjálfur Kristín Bjarnadóttir skrifar Skoðun Slaufun, skautun, skömmun Örn Bárður Jónsson skrifar Skoðun When Path Dependence Becomes an Argument for Saying No Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Grein fyrir óákveðna kjósendur og nei-sinna Magnea Marinósdóttir skrifar Skoðun Fullveldi þjóðar og frelsi einstaklings Pétur B. Sveinsson skrifar Skoðun „Vilja til að ganga í Evrópusambandið“ Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Almenningur ákveður 29. ágúst hvort vextir verða 3–4% eða 8–9% og áhætta þjóðarinnar verði mikil eða lítil næstu 30 árin Baldur Pétursson skrifar Skoðun Að skilja, eða skilja ekki, umræðuna Lúðvík Bergvinsson skrifar Skoðun NEI! Atlaga að lýðræði og svipting kosningaréttar Magnús Jónsson skrifar Skoðun Verðbólgan er stærsti einstaki uppruni hagnaðar á Íslandi Egill Almar Ágústsson skrifar Skoðun Hvað segja hin 20.000 fyrirtækin? Andrés Magnússon,Hrund Rudolfsdóttir,Margrét Kristmannsdóttir skrifar Skoðun Síli veidd í skólpi Jónas Már Torfason ,Eydís Inga Valsdóttir skrifar Skoðun Er Marta Kos einnig að plata?.. en það má ekki plata Júlíus Valsson skrifar Skoðun Ég skil ekki nei fólk Einar Steinþórsson skrifar Skoðun Heildarkostnaður aðildarviðræðna gæti samsvarað 300–700 kr. á mann á mánuði Valur Þráinsson skrifar Skoðun Erfingjar og erfðarmál Guðmunda G. Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Þögnin rofin Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Fullveldi, yfirþjóðlegar stofnanir og jafnræðisgrundvöllur í Evrópu Maximilian Conrad skrifar Skoðun Fimmtugt er ekki biðstofa Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Horfum á heildarmyndina – og til lengri tíma Kolbrún Halldórsdóttir skrifar Skoðun Hvar hefur 400.000 manna þjóð mest áhrif? Baldur Johnsen skrifar Skoðun Hvernig ákveður þjóð sig? - Samhygð á undanhaldi Davíð Brynjar Sigurjónsson skrifar Skoðun Siðferðiskirtillinn Jón Bragi Gunnlaugsson skrifar Skoðun Spörum milljarða Lárus Blöndal Sigurðsson skrifar Skoðun Drottningaviðtal – þegar ein rödd fær sviðið Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Þegar náttúran verður okkur framandi Guðný Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Þurfum við kreatín og prótín sem bætiefni? Jóhanna Eyrún Torfadóttir,Dögg Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Af hverju aðildarviðræður? Björn Leví Gunnarsson 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.
Almenningur ákveður 29. ágúst hvort vextir verða 3–4% eða 8–9% og áhætta þjóðarinnar verði mikil eða lítil næstu 30 árin Baldur Pétursson Skoðun
Hvað segja hin 20.000 fyrirtækin? Andrés Magnússon,Hrund Rudolfsdóttir,Margrét Kristmannsdóttir Skoðun
Skoðun Kerfislægt virðingarleysi – Þegar sparað er í velferð en verðmæti sameignar renna annað Sigurður Sigurðsson skrifar
Skoðun Maðurinn einn er ei nema hálfur – með öðrum er hann meiri en hann sjálfur Kristín Bjarnadóttir skrifar
Skoðun Almenningur ákveður 29. ágúst hvort vextir verða 3–4% eða 8–9% og áhætta þjóðarinnar verði mikil eða lítil næstu 30 árin Baldur Pétursson skrifar
Skoðun Hvað segja hin 20.000 fyrirtækin? Andrés Magnússon,Hrund Rudolfsdóttir,Margrét Kristmannsdóttir skrifar
Skoðun Heildarkostnaður aðildarviðræðna gæti samsvarað 300–700 kr. á mann á mánuði Valur Þráinsson skrifar
Skoðun Fullveldi, yfirþjóðlegar stofnanir og jafnræðisgrundvöllur í Evrópu Maximilian Conrad skrifar
Skoðun Þurfum við kreatín og prótín sem bætiefni? Jóhanna Eyrún Torfadóttir,Dögg Guðmundsdóttir skrifar
Almenningur ákveður 29. ágúst hvort vextir verða 3–4% eða 8–9% og áhætta þjóðarinnar verði mikil eða lítil næstu 30 árin Baldur Pétursson Skoðun
Hvað segja hin 20.000 fyrirtækin? Andrés Magnússon,Hrund Rudolfsdóttir,Margrét Kristmannsdóttir Skoðun