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 Það er allt í lagi að vera þú sjálfur - Opið bréf til Snorra Mássonar Kári Stefánsson Skoðun Samfélag án Pírata Lenya Rún Taha Karim Skoðun Foreldrar, ömmur og afar þessa lands - áskorun til ykkar! Ragnheiður Stephensen Skoðun Við sem förum til Tenerife - Vaxta og húsnæðispyntingar á almenningi komið frá lífeyrissjóðum og leigufélögum Hreinn Pétursson Skoðun Hver er munurinn á Viðreisn og Samfylkingu? Soffía Svanhvít Árnadóttir Skoðun Krónan eða evran? Kostir og gallar Hilmar Þór Hilmarsson Skoðun Annarra manna peningar eru peningar okkar allra Davíð Þór Jónsson Skoðun Ég á ‘etta, ég má ‘etta Jón Ármann Steinsson Skoðun Helvítis fokking fokk!! Er ekki nóg komið? Maríanna H. Helgadóttir Skoðun Þarf ég að flytja úr landi? Katrín Sigríður J. Steingrímsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Ráðherrann Gísli Hvanndal Jakobsson skrifar Skoðun Nándarhryðjuverk er mannréttindabrot sem fær lítil viðbrögð frá samfélaginu Birna Sól Daníelsdóttir, Helga Benediktsdóttir,Telma Lísa Elmarsdóttir skrifar Skoðun Willum Þór – fyrir konur Heiðdís Geirsdóttir,Halla Karen Kristjánsdóttir,Hjördís Guðný Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Af hverju kýs ég Samfylkinguna? Guðmundur Ingi Þóroddsson skrifar Skoðun Uppeldi, færni til framtíðar - fór í skúffu stjórnvalda! Una María Óskarsdóttir skrifar Skoðun Við sem förum til Tenerife - Vaxta og húsnæðispyntingar á almenningi komið frá lífeyrissjóðum og leigufélögum Hreinn Pétursson skrifar Skoðun Hvar eru málefni barna og ungs fólks? Gunnar E. Sigurbjörnsson skrifar Skoðun Þetta með verðgildin Matthildur Björnsdóttir skrifar Skoðun Stöndum með trans börnum og foreldrum þeirra! Birna Guðmundsdóttir,Elín Oddný Sigurðardóttir,Ynda Eldborg skrifar Skoðun Ég á ‘etta, ég má ‘etta Jón Ármann Steinsson skrifar Skoðun Dómsmálið sem gæti kippt grunninum undan Heidelberg-verksmiðjunni Jón Hjörleifur Stefánsson skrifar Skoðun Viljum við sósíalisma? Reynir Böðvarsson skrifar Skoðun Það er allt í lagi að vera þú sjálfur - Opið bréf til Snorra Mássonar Kári Stefánsson skrifar Skoðun Rjúfum kyrrstöðu í vegaframkvæmdum um allt land G.Svana Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Lýðheilsa bænda Unnur Rán Reynisdóttir,Arnar Páll Gunnlaugsson skrifar Skoðun Hvenær á að skattleggja lífeyri? Inn eða út? Ragnar Þór Ingólfsson skrifar Skoðun Glasið er hálffullt Ingveldur Anna Sigurðardóttir skrifar Skoðun Skilvirkari og einfaldari stjórnsýsla í þágu almennings Guðlaugur Þór Þórðarson skrifar Skoðun Gervilíf Geir Gunnar Markússon skrifar Skoðun Málsvari hinsegin samfélagsins og mannréttinda Guðmundur Ingi Guðbrandsson skrifar Skoðun Framtíð til sölu Júlíus Kristjánsson skrifar Skoðun Kona, vertu ekki fyrir! Elín Björg Jónsdóttir,Halldóra Sigríður Sveinsdóttir,Hrafnhildur Lilja Harðardóttir skrifar Skoðun Hagsmunir Evrópu í orkumálum stangast á við okkar hagsmuni Magnús Gehringer skrifar Skoðun Eitt lag enn með Lilju Hópur óperusöngvara skrifar Skoðun Skaðsemi vindtúrbínuvera á íslenska náttúru Anna Sofía Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Hver er munurinn á Viðreisn og Samfylkingu? Soffía Svanhvít Árnadóttir skrifar Skoðun Kennarinn sem hvarf Álfhildur Leifsdóttir skrifar Skoðun Hamborgarhryggur - minnst viðeigandi jólamaturinn Óskar H. Valtýsson skrifar Skoðun Annarra manna peningar eru peningar okkar allra Davíð Þór Jónsson skrifar Skoðun Fasismi er að trenda – erum við að sofna á verðinum? Guðni Freyr Öfjörð 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.
Við sem förum til Tenerife - Vaxta og húsnæðispyntingar á almenningi komið frá lífeyrissjóðum og leigufélögum Hreinn Pétursson Skoðun
Skoðun Nándarhryðjuverk er mannréttindabrot sem fær lítil viðbrögð frá samfélaginu Birna Sól Daníelsdóttir, Helga Benediktsdóttir,Telma Lísa Elmarsdóttir skrifar
Skoðun Willum Þór – fyrir konur Heiðdís Geirsdóttir,Halla Karen Kristjánsdóttir,Hjördís Guðný Guðmundsdóttir skrifar
Skoðun Við sem förum til Tenerife - Vaxta og húsnæðispyntingar á almenningi komið frá lífeyrissjóðum og leigufélögum Hreinn Pétursson skrifar
Skoðun Stöndum með trans börnum og foreldrum þeirra! Birna Guðmundsdóttir,Elín Oddný Sigurðardóttir,Ynda Eldborg skrifar
Skoðun Dómsmálið sem gæti kippt grunninum undan Heidelberg-verksmiðjunni Jón Hjörleifur Stefánsson skrifar
Skoðun Það er allt í lagi að vera þú sjálfur - Opið bréf til Snorra Mássonar Kári Stefánsson skrifar
Skoðun Kona, vertu ekki fyrir! Elín Björg Jónsdóttir,Halldóra Sigríður Sveinsdóttir,Hrafnhildur Lilja Harðardóttir skrifar
Við sem förum til Tenerife - Vaxta og húsnæðispyntingar á almenningi komið frá lífeyrissjóðum og leigufélögum Hreinn Pétursson Skoðun