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 Gleymdi framhaldsskólinn Sigurður E. Vilhelmsson Skoðun Álfsnes er rangur staður fyrir skotsvæði Kristbjörn Haraldsson,Anja Þórdís Karlsdóttir Skoðun Við erum öll í sama liðinu Jónas Hagan Guðmundsson Skoðun Hver kenndi Viðskiptaráði að rýna í gögn og tölur? Ragnheiður Stephensen Skoðun Enn um Plastbarkamálið Ingólfur Bruun Skoðun Tangarhald á lífæð samfélagsins Björn Brynjúlfur Björnsson Skoðun Leyfið okkur að velja framtíð okkar Kristrún Ágústsdóttir Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn er að grafa sína eigin gröf Sigurður Sigurðsson Skoðun Eru félagasamtök sem boða eigið fagnaðarerindi nóg til að upplýsa almenning? Eyrún Magnúsdóttir Skoðun Látið Ljósleiðarann vera! Guðni Freyr Öfjörð Skoðun Skoðun Skoðun Gleymdi framhaldsskólinn Sigurður E. Vilhelmsson skrifar Skoðun Álfsnes er rangur staður fyrir skotsvæði Kristbjörn Haraldsson,Anja Þórdís Karlsdóttir skrifar Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn er að grafa sína eigin gröf Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Eru félagasamtök sem boða eigið fagnaðarerindi nóg til að upplýsa almenning? Eyrún Magnúsdóttir skrifar Skoðun Enn um Plastbarkamálið Ingólfur Bruun skrifar Skoðun Við unnum stóra vinninginn Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Við erum öll í sama liðinu Jónas Hagan Guðmundsson skrifar Skoðun Látið Ljósleiðarann vera! Guðni Freyr Öfjörð skrifar Skoðun Noregur verður hluti af kjarnorkuvernd Frakka Arnór Sigurjónsson skrifar Skoðun Það sem mun sökkva okkur Haukur Logi Jóhannsson skrifar Skoðun Ef Ísland sækir um „djobbið“ Guðmunda G. Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Tangarhald á lífæð samfélagsins Björn Brynjúlfur Björnsson skrifar Skoðun Leyfið okkur að velja framtíð okkar Kristrún Ágústsdóttir skrifar Skoðun Nokkur atriði varðandi mögulega aðild Íslands að Evrópusambandinu Jón Frímann Jónsson skrifar Skoðun Hver kenndi Viðskiptaráði að rýna í gögn og tölur? Ragnheiður Stephensen skrifar Skoðun Gervigreind mun ekki skipta út leiðtogum. Hún mun afhjúpa þá Gísli Rafn Ólafsson skrifar Skoðun Opið bréf til stjórnsýslu Reykjanesbæjar vegna aðgengis í Gömlu búð Arnar Helgi Lárusson skrifar Skoðun Þegar fjarlægðin hættir að standa í vegi fyrir heilsu kvenna Helga Dagný Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Enginn kemst langt með skóflu eina að vopni Martha Árnadóttir skrifar Skoðun Skammsýni á tímum tæknibyltingar, erum við að missa af framtíðinni? Sævar Þór Jónsson skrifar Skoðun Að gera upp á milli barna Ingólfur Sverrisson skrifar Skoðun Hólar í Hjaltadal á uppboð Jón Bjarnason skrifar Skoðun Er ekki best að tala bara íslensku um ESB og matvælaverð? Trausti Hjálmarsson skrifar Skoðun Lausnin sem leysir ekkert Jóhann Skagfjörð Magnússon skrifar Skoðun Vestmannaeyjabær, þar sem þögn er þegjandi samkomulag Linda Rós Sigurdardóttir skrifar Skoðun Starfsfólkið er öflugasta varnarlínan Margrét V. Helgadóttir skrifar Skoðun Þegar samkennd og tortryggni lifa hlið við hlið á netinu Valerio Gargiulo skrifar Skoðun Geðheilbrigðisþjónusta óháð efnahag? Steinunn Bragadóttir skrifar Skoðun Um skipulag bæja Þórður Már Sigfússon skrifar Skoðun 790.000 veikindadagar á ári Gunnlaugur Már Briem 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.
Eru félagasamtök sem boða eigið fagnaðarerindi nóg til að upplýsa almenning? Eyrún Magnúsdóttir Skoðun
Skoðun Álfsnes er rangur staður fyrir skotsvæði Kristbjörn Haraldsson,Anja Þórdís Karlsdóttir skrifar
Skoðun Eru félagasamtök sem boða eigið fagnaðarerindi nóg til að upplýsa almenning? Eyrún Magnúsdóttir skrifar
Skoðun Nokkur atriði varðandi mögulega aðild Íslands að Evrópusambandinu Jón Frímann Jónsson skrifar
Skoðun Opið bréf til stjórnsýslu Reykjanesbæjar vegna aðgengis í Gömlu búð Arnar Helgi Lárusson skrifar
Skoðun Þegar fjarlægðin hættir að standa í vegi fyrir heilsu kvenna Helga Dagný Sigurjónsdóttir skrifar
Skoðun Skammsýni á tímum tæknibyltingar, erum við að missa af framtíðinni? Sævar Þór Jónsson skrifar
Eru félagasamtök sem boða eigið fagnaðarerindi nóg til að upplýsa almenning? Eyrún Magnúsdóttir Skoðun