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 Heilbrigðisstarfsfólk eru ekki skotmörk Elísabet Herdísar Brynjarsdóttir,Hildur Harðardóttir,Tryggvi Egilsson,Sunna Snædal,Yousef Tamimi,Örvar Gunnarsson Skoðun Íslenskumælandi hjúkrunarfræðingar Guðbjörg Pálsdóttir Skoðun Verið er að umbreyta borginni en hvað viljum við? Helgi Áss Grétarsson Skoðun Í lífshættu eftir ofbeldi Jokka G Birnudóttir Skoðun Gróður, einmanaleiki og samfélagsleg samheldni Auður Kjartansdóttir Skoðun Ljúkum því sem hafið er - ný bálstofa í Gufunesi Ingvar Stefánsson Skoðun Hvers vegna skiptir máli hvernig talað er um velferð dýra? Hallgerður Ljósynja Hauksdóttir Skoðun Opið bréf til stjórnmálafólks um málefni Palestínu og Ísraels Hjálmtýr Heiðdal Skoðun Leiðrétting veiðigjalda og varðstaðan um sérhagsmuni Árni Rúnar Þorvaldsson Skoðun Kann Jón Steindór ekki að reikna? Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Skoðun Skoðun Íslenskumælandi hjúkrunarfræðingar Guðbjörg Pálsdóttir skrifar Skoðun Heilbrigðisstarfsfólk eru ekki skotmörk Elísabet Herdísar Brynjarsdóttir,Hildur Harðardóttir,Tryggvi Egilsson,Sunna Snædal,Yousef Tamimi,Örvar Gunnarsson skrifar Skoðun Leiðrétting veiðigjalda og varðstaðan um sérhagsmuni Árni Rúnar Þorvaldsson skrifar Skoðun Þjóðminjasafn án fornleifafræðinga Snædís Sunna Thorlacius,Ingibjörg Áskelsdóttir skrifar Skoðun Opið bréf til stjórnmálafólks um málefni Palestínu og Ísraels Hjálmtýr Heiðdal skrifar Skoðun Í lífshættu eftir ofbeldi Jokka G Birnudóttir skrifar Skoðun Verið er að umbreyta borginni en hvað viljum við? Helgi Áss Grétarsson skrifar Skoðun Hvers vegna skiptir máli hvernig talað er um velferð dýra? Hallgerður Ljósynja Hauksdóttir skrifar Skoðun Gróður, einmanaleiki og samfélagsleg samheldni Auður Kjartansdóttir skrifar Skoðun Ljúkum því sem hafið er - ný bálstofa í Gufunesi Ingvar Stefánsson skrifar Skoðun Raddir fanga Helgi Gunnlaugsson skrifar Skoðun Kann Jón Steindór ekki að reikna? Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Lífið sem var – á Gaza Israa Saed,Katrín Harðardóttir skrifar Skoðun Vöxtur inn á við og blönduð borgarbyggð er málið Ásdís Hlökk Theodórsdóttir skrifar Skoðun Tilskipanafyllerí Trumps Gunnar Hólmsteinn Ársælsson skrifar Skoðun Öfgar á Íslandi Ágúst Ólafur Ágústsson skrifar Skoðun Borg þarf breidd, land þarf lausnir Ásta Björg Björgvinsdóttir skrifar Skoðun Framtíð safna í síbreytilegum samfélögum Dagrún Ósk Jónsdóttir skrifar Skoðun Rjúfum þögnina og tölum um dauðann Ingrid Kuhlman skrifar Skoðun Virðisaukaskattur í ferðaþjónustu: Skattfríðindi eða röng túlkun? Eðli virðisaukaskatts, alþjóðlegt samhengi og hlutverk ferðaþjónustunnar sem gjaldeyrisskapandi útflutningsgreinar Þórir Garðarsson skrifar Skoðun Fátækt á Íslandi: Áskoranir, viðkvæmir hópar og leiðir til úrbóta Friðþjófur Helgi Karlsson skrifar Skoðun Verndum vörumerki í tónlist Eiríkur Sigurðsson skrifar Skoðun Hann valdi sér nafnið Leó Bjarni Karlsson skrifar Skoðun Misskilin sjálfsmynd Finnur Thorlacius Eiríksson skrifar Skoðun Hvenær er nóg nóg? Ása Berglind Hjálmarsdóttir skrifar Skoðun Byggðalína eða Borgarlína Guðmundur Haukur Jakobsson skrifar Skoðun Úlfar sem forðast sól! Jóna Guðbjörg Árnadóttir skrifar Skoðun Aldrei aftur Halla Hrund Logadóttir skrifar Skoðun Tala ekki um lokamarkmiðið Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Hver á auðlindir Íslands? – Kallar á nýja og skýra löggjöf Einar G. Harðarson 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.
Heilbrigðisstarfsfólk eru ekki skotmörk Elísabet Herdísar Brynjarsdóttir,Hildur Harðardóttir,Tryggvi Egilsson,Sunna Snædal,Yousef Tamimi,Örvar Gunnarsson Skoðun
Skoðun Heilbrigðisstarfsfólk eru ekki skotmörk Elísabet Herdísar Brynjarsdóttir,Hildur Harðardóttir,Tryggvi Egilsson,Sunna Snædal,Yousef Tamimi,Örvar Gunnarsson skrifar
Skoðun Hvers vegna skiptir máli hvernig talað er um velferð dýra? Hallgerður Ljósynja Hauksdóttir skrifar
Skoðun Virðisaukaskattur í ferðaþjónustu: Skattfríðindi eða röng túlkun? Eðli virðisaukaskatts, alþjóðlegt samhengi og hlutverk ferðaþjónustunnar sem gjaldeyrisskapandi útflutningsgreinar Þórir Garðarsson skrifar
Skoðun Fátækt á Íslandi: Áskoranir, viðkvæmir hópar og leiðir til úrbóta Friðþjófur Helgi Karlsson skrifar
Heilbrigðisstarfsfólk eru ekki skotmörk Elísabet Herdísar Brynjarsdóttir,Hildur Harðardóttir,Tryggvi Egilsson,Sunna Snædal,Yousef Tamimi,Örvar Gunnarsson Skoðun