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 Evrópusambandið eða nasismi Snorri Másson Skoðun Hlýnun jarðar mun ekki valda heimsendi Sæunn Kjartansdóttir Skoðun Hugvíkkandi efni: Forvitni umfram dómhörku Bergsveinn Ólafsson Skoðun Skjáfíkn - vísindi eða trú? Ásdís Bergþórsdóttir Skoðun Friður eða svikalogn? Hilmari Þór Hilmarssyni, prófessor, svarað Andri Þorvarðarson Skoðun Listin að styðja en ekki stýra Árni Sigurðsson Skoðun SVEIT – Kastið inn handklæðinu Aðalsteinn Árni Baldursson Skoðun Vegna FB færslu Kristins Hrafnssonar: Misskilningur um endurgreiðslukerfi kvikmynda Ólafur William Hand Skoðun Hvernig tölum við um mat í kringum börnin okkar? Berglind Lilja Guðlaugsdóttir Skoðun Tilraun til 40 ára býður skipbrot - allir þegja Björn Ólafsson Skoðun Skoðun Skoðun SVEIT – Kastið inn handklæðinu Aðalsteinn Árni Baldursson skrifar Skoðun Skjáfíkn - vísindi eða trú? Ásdís Bergþórsdóttir skrifar Skoðun Evrópusambandið eða nasismi Snorri Másson skrifar Skoðun Friður eða svikalogn? Hilmari Þór Hilmarssyni, prófessor, svarað Andri Þorvarðarson skrifar Skoðun Hlýnun jarðar mun ekki valda heimsendi Sæunn Kjartansdóttir skrifar Skoðun Listin að styðja en ekki stýra Árni Sigurðsson skrifar Skoðun Með vægi í samræmi við það Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Hugvíkkandi efni: Forvitni umfram dómhörku Bergsveinn Ólafsson skrifar Skoðun Velferðartækni er það lykillinn að sjálfbærara heilbrigðiskerfi? Helga Dagný Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Hindrum fleiri græn gímöld með einföldun regluverks Ásta Logadóttir,Trausti Björgvinsson skrifar Skoðun Vegna FB færslu Kristins Hrafnssonar: Misskilningur um endurgreiðslukerfi kvikmynda Ólafur William Hand skrifar Skoðun Hvernig tölum við um mat í kringum börnin okkar? Berglind Lilja Guðlaugsdóttir skrifar Skoðun Fangelsismál - Sparnaður og endurhæfing Ólafur Ágúst Hraundal skrifar Skoðun Syndaaflausnin er svo að við ætlum að læra af þessu „á ykkar kostnað“ Davíð Bergmann skrifar Skoðun Tvær þjóðir í sama landi Einar Helgason skrifar Skoðun Henta vísindin bara þegar þau styðja skoðanir okkar? Haukur Logi Jóhannsson skrifar Skoðun Hlutverk markmiða er að umbreyta okkur Árni Sigurðsson skrifar Skoðun Líknarslæving við lífslok er umdeild meðferð Ingrid Kuhlman skrifar Skoðun Óáreiðanlegar mælingar og misvísandi fréttir Sigurjón Arnórsson skrifar Skoðun Unga fólkið okkar og samfélagsmiðlar Fjóla Einarsdóttir skrifar Skoðun Hvað segir Morgunblaðið nú um stöðu litlu ríkjanna í ESB? Ole Anton Bieltvedt skrifar Skoðun Það er ekki eitt, það er allt Diljá Matthíasardóttir skrifar Skoðun Skilyrt loforð Þorsteinn Sæmundsson skrifar Skoðun Tímamótin að verða alvöru faðir Matthildur Björnsdóttir skrifar Skoðun Stöndum vörð um menntun og styðjum við kennara Kolbrún Þ. Pálsdóttir,Kristín Jónsdóttir,Gunnar Ásgrímsson skrifar Skoðun Fjölmiðlanefnd í stað Alþjóðaheilbrigðismálastofnunarinnar Ásdís Bergþórsdóttir skrifar Skoðun Umboðsmaður barna í 30 ár Salvör Nordal skrifar Skoðun CP félagið, er það til? Steinunn Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Upplýsingahernaður Helgi Hrafn Gunnarsson skrifar Skoðun Isavia - þar sem sögur fara á flug Skúli Gunnar Sigfússon 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.
Vegna FB færslu Kristins Hrafnssonar: Misskilningur um endurgreiðslukerfi kvikmynda Ólafur William Hand Skoðun
Skoðun Friður eða svikalogn? Hilmari Þór Hilmarssyni, prófessor, svarað Andri Þorvarðarson skrifar
Skoðun Velferðartækni er það lykillinn að sjálfbærara heilbrigðiskerfi? Helga Dagný Sigurjónsdóttir skrifar
Skoðun Hindrum fleiri græn gímöld með einföldun regluverks Ásta Logadóttir,Trausti Björgvinsson skrifar
Skoðun Vegna FB færslu Kristins Hrafnssonar: Misskilningur um endurgreiðslukerfi kvikmynda Ólafur William Hand skrifar
Skoðun Syndaaflausnin er svo að við ætlum að læra af þessu „á ykkar kostnað“ Davíð Bergmann skrifar
Skoðun Stöndum vörð um menntun og styðjum við kennara Kolbrún Þ. Pálsdóttir,Kristín Jónsdóttir,Gunnar Ásgrímsson skrifar
Skoðun Fjölmiðlanefnd í stað Alþjóðaheilbrigðismálastofnunarinnar Ásdís Bergþórsdóttir skrifar
Vegna FB færslu Kristins Hrafnssonar: Misskilningur um endurgreiðslukerfi kvikmynda Ólafur William Hand Skoðun