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 Halldór 01.11.25 Halldór Fjölmiðlar í kreppu Stefán Jón Hafstein Skoðun Heilnæm fæða – íslenskur landbúnaður er grunnur öryggis okkar Ragnar Rögnvaldsson Skoðun Hefur þú tíma? Ósk Kristinsdóttir Skoðun Arnaldarvísitalan Starri Reynisson Skoðun Martin bakari flýgur heim með látum frá leikvelli auðmanna í Vatnsmýrinni Daði Rafnsson,Haukur Magnússon,Kristján Vigfússon,Margrét Manda Jónsdóttir Skoðun Hálfrar aldar svívirða Stefán Pálsson Skoðun Óvenjulegt fólk Helgi Brynjarsson Skoðun Opinberi geirinn og stjórnunarráðgjafar: ástarsaga Adeel Akmal Skoðun Stöndum vörð um Héraðsvötnin! Rakel Hinriksdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Á rauðu ljósi í Reykjavík Einar Sveinbjörn Guðmundsson skrifar Skoðun Hefur þú tíma? Ósk Kristinsdóttir skrifar Skoðun Heilnæm fæða – íslenskur landbúnaður er grunnur öryggis okkar Ragnar Rögnvaldsson skrifar Skoðun Arnaldarvísitalan Starri Reynisson skrifar Skoðun Fjölmiðlar í kreppu Stefán Jón Hafstein skrifar Skoðun Dauðsföll í Gaza-stríðinu og Mogginn Egill Þórir Einarsson skrifar Skoðun Eyðum óvissunni Stefán Vagn Stefánsson skrifar Skoðun Opinberi geirinn og stjórnunarráðgjafar: ástarsaga Adeel Akmal skrifar Skoðun Ættbálkahegðun á stafrænu formi Martha Árnadóttir skrifar Skoðun Kirkjurnar standa en stoðirnar eru sveltar Anton Guðmundsson skrifar Skoðun Martin bakari flýgur heim með látum frá leikvelli auðmanna í Vatnsmýrinni Daði Rafnsson,Haukur Magnússon,Kristján Vigfússon,Margrét Manda Jónsdóttir skrifar Skoðun Stytta þarf veiðitíma svartfugla strax Hólmfríður Arnardóttir,Helga Ögmundardóttir skrifar Skoðun Hver greiðir fyrir breytingarnar? Svanfríður G. Bergvinsdóttir skrifar Skoðun Um Liverpool, Diogo Jota, áföll og sorgina – hugleiðingar sálfræðings Andri Hrafn Sigurðsson skrifar Skoðun Stöndum vörð um Héraðsvötnin! Rakel Hinriksdóttir skrifar Skoðun Við erum búin að missa tökin Ása Berglind Hjálmarsdóttir skrifar Skoðun Hjúkrunarheimili í Þorlákshöfn Gestur Þór Kristjánsson,Sigurbjörg Jenný Jónsdóttir,Grétar Ingi Erlendsson,Erla Sif Markúsdóttir skrifar Skoðun Stöðug uppbygging orkuinnviða Adrian Pike,Bjarni Þórður Bjarnason,Tómas Már Sigurðsson skrifar Skoðun Rýr húsnæðispakki Magnea Gná Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Hrekkjavaka á Landakoti Kristófer Ingi Svavarsson skrifar Skoðun Óvenjulegt fólk Helgi Brynjarsson skrifar Skoðun Hálfrar aldar svívirða Stefán Pálsson skrifar Skoðun $€tjum í$lensku á (mat) $€ðilinn! Ólafur Guðsteinn Kristjánsson skrifar Skoðun Minna tal, meiri uppbygging Guðrún Hafsteinsdóttir skrifar Skoðun Tvöföld mismunun kvenna í hópi innflytjenda Sigríður Ingibjörg Ingadóttir,Steinunn Bragadóttir skrifar Skoðun Ný nálgun – sama markmið: Heimili fyrir fólkið í borginni Heiða Björg Hilmisdóttir skrifar Skoðun Geymt en ekki gleymt Ástþór Ólafsson skrifar Skoðun Tækni og ungmenni: Hvar liggur ábyrgðin og hvað getum við gert? Stefán Þorri Helgason skrifar Skoðun Hvað gerir brjóstakrabbamein að ólæknandi brjóstakrabbameini? Helga Tryggvadóttir,Ólöf Kristjana Bjarnadóttir skrifar Skoðun „Lánin hækka – framtíðin minnkar“ Sveinn Óskar Sigurðsson 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.
Martin bakari flýgur heim með látum frá leikvelli auðmanna í Vatnsmýrinni Daði Rafnsson,Haukur Magnússon,Kristján Vigfússon,Margrét Manda Jónsdóttir Skoðun
Skoðun Martin bakari flýgur heim með látum frá leikvelli auðmanna í Vatnsmýrinni Daði Rafnsson,Haukur Magnússon,Kristján Vigfússon,Margrét Manda Jónsdóttir skrifar
Skoðun Um Liverpool, Diogo Jota, áföll og sorgina – hugleiðingar sálfræðings Andri Hrafn Sigurðsson skrifar
Skoðun Hjúkrunarheimili í Þorlákshöfn Gestur Þór Kristjánsson,Sigurbjörg Jenný Jónsdóttir,Grétar Ingi Erlendsson,Erla Sif Markúsdóttir skrifar
Skoðun Stöðug uppbygging orkuinnviða Adrian Pike,Bjarni Þórður Bjarnason,Tómas Már Sigurðsson skrifar
Skoðun Tvöföld mismunun kvenna í hópi innflytjenda Sigríður Ingibjörg Ingadóttir,Steinunn Bragadóttir skrifar
Skoðun Tækni og ungmenni: Hvar liggur ábyrgðin og hvað getum við gert? Stefán Þorri Helgason skrifar
Skoðun Hvað gerir brjóstakrabbamein að ólæknandi brjóstakrabbameini? Helga Tryggvadóttir,Ólöf Kristjana Bjarnadóttir skrifar
Martin bakari flýgur heim með látum frá leikvelli auðmanna í Vatnsmýrinni Daði Rafnsson,Haukur Magnússon,Kristján Vigfússon,Margrét Manda Jónsdóttir Skoðun