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 Hveragerði klippt í sundur Arnar H. Halldórsson,Hjálmar Trausti Kristjánsson Skoðun Áklæðið endurnýjað en vélin enn biluð Jóhanna Þorkelsdóttir Skoðun Hvernig stenzt þetta skoðun, Dagur? Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Ósanngjörn reglugerð ógnar barnalækningum á Íslandi Helga Elídóttir Skoðun Erum við að missa sjónar á því sem stendur okkur næst? Hólmfríður Rut Einarsdóttir Skoðun Af ávöxtunum skuluð þér þekkja þá Þorvaldur Víðisson Skoðun Tækifæri í menntun sem við megum ekki missa af Skoðun Snorri Másson Heller Mills Sjöfn Asare Hauksdóttir Skoðun Grjótharðir og sársaukafullir veggir máttvana geðheilbrigðiskerfisins Sólveig María Svavarsdóttir Skoðun Yfirfull fangelsi – og enginn skilur neitt í neinu Vilhelm Jónsson Skoðun Skoðun Skoðun Þetta segir fundargerð ESB frá 18. desember 2012 um aðlögun Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Skilvirkni og gagnsæi í málefnum flóttafólks Eva Rún Helgadóttir skrifar Skoðun Nei eða já, af eða á Ásgeir Þorgeirsson skrifar Skoðun Viljum við að fatlað fólk komist um á eigin forsendum? Þuríður Harpa Sigurðardóttir,Harpa Cilia Ingólfdóttir skrifar Skoðun Yfirfull fangelsi – og enginn skilur neitt í neinu Vilhelm Jónsson skrifar Skoðun Upplýsingaóreiða, aldursfordómar og mannleg reisn Berglind Indriðadóttir skrifar Skoðun Ég: ritskoðaður? Júlíus Andri Þórðarson skrifar Skoðun Fjársjóðurinn í matarkistunni Óli Finnsson skrifar Skoðun Ráðherrar tala um farsæld barna – en láta Foreldrahús loka 1. maí Sædís Ósk Harðardóttir, Jóhanna Jóna Gunnlaugsdóttir,Halldóra Ingibergsdóttir skrifar Skoðun Sterkari Háskóli, sterkari Akureyri! Maríanna Margeirsdóttir skrifar Skoðun Grjótharðir og sársaukafullir veggir máttvana geðheilbrigðiskerfisins Sólveig María Svavarsdóttir skrifar Skoðun Hveragerði klippt í sundur Arnar H. Halldórsson,Hjálmar Trausti Kristjánsson skrifar Skoðun Sérðu táknmálið? Sigurlín Margrét Sigurðardóttir skrifar Skoðun Reynsla réttlætir ekki reglubrot Þórður Sigurjónsson skrifar Skoðun Ósanngjörn reglugerð ógnar barnalækningum á Íslandi Helga Elídóttir skrifar Skoðun Bestum borgina fyrir hinsegin fólk! Olga Margrét Cilia skrifar Skoðun Af ávöxtunum skuluð þér þekkja þá Þorvaldur Víðisson skrifar Skoðun Erum við að missa sjónar á því sem stendur okkur næst? Hólmfríður Rut Einarsdóttir skrifar Skoðun Hvernig stenzt þetta skoðun, Dagur? Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Áklæðið endurnýjað en vélin enn biluð Jóhanna Þorkelsdóttir skrifar Skoðun Tækifæri í menntun sem við megum ekki missa af skrifar Skoðun „Miskunnsami Samverjinn“ — sá sem þér ber að hata, fyrirlíta og forðast Sigurvin Lárus Jónsson skrifar Skoðun Samfélag regnbogans Dagný Kristinsdóttir skrifar Skoðun Táknin skipta ekki máli – fagmennskan gerir það Magnús Þór Jónsson skrifar Skoðun 30 ára aðlögun án áhrifa Ingólfur Sverrisson skrifar Skoðun Kópavogsdalur er okkar Central Park Hákon Gunnarsson skrifar Skoðun Rödd þeirra sem bera kerfið uppi og rétturinn til að nota hana Formenn fag- og stéttarfélaga í heilbrigðisþjónustu skrifar Skoðun Trillukarlar – síðasta vígið gegn fáræði og spillingu Kjartan Sveinsson skrifar Skoðun Lyfjatengd dauðsföll eru pólitísk ákvörðun Unnar Þór Sæmundsson skrifar Skoðun Börn með málþroskaraskanir geta ekki beðið endalaust Hildur Jónsdóttir 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.
Grjótharðir og sársaukafullir veggir máttvana geðheilbrigðiskerfisins Sólveig María Svavarsdóttir Skoðun
Skoðun Viljum við að fatlað fólk komist um á eigin forsendum? Þuríður Harpa Sigurðardóttir,Harpa Cilia Ingólfdóttir skrifar
Skoðun Ráðherrar tala um farsæld barna – en láta Foreldrahús loka 1. maí Sædís Ósk Harðardóttir, Jóhanna Jóna Gunnlaugsdóttir,Halldóra Ingibergsdóttir skrifar
Skoðun Grjótharðir og sársaukafullir veggir máttvana geðheilbrigðiskerfisins Sólveig María Svavarsdóttir skrifar
Skoðun „Miskunnsami Samverjinn“ — sá sem þér ber að hata, fyrirlíta og forðast Sigurvin Lárus Jónsson skrifar
Skoðun Rödd þeirra sem bera kerfið uppi og rétturinn til að nota hana Formenn fag- og stéttarfélaga í heilbrigðisþjónustu skrifar
Grjótharðir og sársaukafullir veggir máttvana geðheilbrigðiskerfisins Sólveig María Svavarsdóttir Skoðun