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? Sendu okkur póst. Senda grein Nýsköpun og rannsóknir Mest lesið Vissulega miklu meira en tollabandalag Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Ung hjón á Íslandi eru að kafna – kerfið er að drepa framtíð þeirra Sigurður Sigurðsson Skoðun Ef þetta er ekki þrælahald – hvað er það þá? Ágústa Árnadóttir Skoðun Maðurinn sem ég kynntist í löggunni Þuríður B. Ægisdóttir Skoðun Fjölskyldueinelti, skömmin og Beckham-fjölskyldan Sigríður Svanborgardóttir Skoðun Sterk heilsugæsla um allt land Alma D. Möller,Jón Magnús Kristinsson Skoðun Nýi Landspítalinn: klúður sem enginn þorir lengur að ræða Sigurður Sigurðsson Skoðun Að loka á foreldri er ekki einfaldasta leiðin Sahara Rós Blandon Skoðun Halldór 31.01.26 Halldór Kæra heilbrigðisráðherra, Alma Möller Arnar Helgi Lárusson Skoðun Skoðun Skoðun Framboð sem byggir á trú á Akureyri Berglind Ósk Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Fjölskyldueinelti, skömmin og Beckham-fjölskyldan Sigríður Svanborgardóttir skrifar Skoðun Ung hjón á Íslandi eru að kafna – kerfið er að drepa framtíð þeirra Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Sterk heilsugæsla um allt land Alma D. Möller,Jón Magnús Kristinsson skrifar Skoðun Vissulega miklu meira en tollabandalag Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Gott frumvarp en hverjir komast raunverulega að borðinu? Bogi Ragnarsson skrifar Skoðun María Rut og samkeppnishæfnin Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Að hafa það sem þarf Ragnar Sigurðsson skrifar Skoðun Kjósum mann sem klárar verkin! Róbert Ragnarsson skrifar Skoðun Reykjavíkurborg er ramminn, ekki málverkið Björg Magnúsdóttir skrifar Skoðun Stjórnendur eru brúin – Ísland á að leiða fagmennsku, ekki draga úr henni Nichole Leigh Mosty skrifar Skoðun Bærinn er fólkið Karólína Helga Símonardóttir skrifar Skoðun Verðbólga á Íslandi er ekki slys – hún er afleiðing ákvarðana Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Að læra af fortíðinni Sigurður Helgi Pálmason skrifar Skoðun Jaðardrengirnir okkar Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Kristrún og Mazzucato Stefán Jón Hafstein skrifar Skoðun Þegar alþjóðaviðskipti eru vopnvædd Páll Rafnar Þorsteinsson skrifar Skoðun Að loka á foreldri er ekki einfaldasta leiðin Sahara Rós Blandon skrifar Skoðun Ákvarðanir fyrir framtíðarkynslóðir Sandra Sigurðardóttir skrifar Skoðun Stúka við Kórinn mun skera niður framtíð HK í fótbolta! Ómar Stefánsson skrifar Skoðun Hlúum að hjarta skólans skrifar Skoðun Ef þetta er ekki þrælahald – hvað er það þá? Ágústa Árnadóttir skrifar Skoðun Af hverju þurfa börn að borga í strætó? Sanna Magdalena Mörtudóttir skrifar Skoðun Flóttamannavegurinn er loksins fundinn Árni Rúnar Þorvaldsson skrifar Skoðun Ríkisborgararéttur – sömu reglur eiga að gilda fyrir alla Katrín Haukdal Magnúsdóttir skrifar Skoðun Hafnarfjörður fyrir fólk á öllum æviskeiðum Helga Björg Loftsdóttir skrifar Skoðun 3,7 milljarða skattalækkun í Hafnarfirði Orri Björnsson skrifar Skoðun Nokkur orð um rekstrarkostnað Arnar Már Jóhannesson,Ásgerður Ágústsdóttir skrifar Skoðun ESB er (enn) ekki varnarbandalag Hallgrímur Oddsson skrifar Skoðun Ekkert styður fullyrðingar um lélegan árangur af Byrjendalæsi Guðmundur Engilbertsson,Gunnar Gíslason,Jenný Gunnbjörnsdóttir,Ragnheiður Lilja Bjarnadóttir,Rannveig Oddsdóttir,Rúnar Sigþórsson 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 Ung hjón á Íslandi eru að kafna – kerfið er að drepa framtíð þeirra Sigurður Sigurðsson skrifar
Skoðun Stjórnendur eru brúin – Ísland á að leiða fagmennsku, ekki draga úr henni Nichole Leigh Mosty skrifar
Skoðun Ríkisborgararéttur – sömu reglur eiga að gilda fyrir alla Katrín Haukdal Magnúsdóttir skrifar
Skoðun Ekkert styður fullyrðingar um lélegan árangur af Byrjendalæsi Guðmundur Engilbertsson,Gunnar Gíslason,Jenný Gunnbjörnsdóttir,Ragnheiður Lilja Bjarnadóttir,Rannveig Oddsdóttir,Rúnar Sigþórsson skrifar