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 Er ekki komið nóg af þessum mannréttindum? Olga Margrét Cilia Skoðun Opið bréf til Ingu Sæland Skoðun „Dagsskipun kerfisins“ Helgi Áss Grétarsson Skoðun Ertu íslenskuvinur? Védís Ragnheiðardóttir Skoðun Við getum ekki firrt okkur ábyrgð Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir Skoðun Ertu Jón eða séra Jón? Guðný Björk Pálmadóttir Skoðun Ógnir núna ekkert á við áhættu framtíðar Jóhanna Hlín Auðunsdóttir Skoðun Hálfsannleikur og ósannindi Magnúsar Árna Skjaldar Magnússonar Hjörvar Sigurðsson Skoðun Samfella í verki - Framtíðarsýn Okkar Hveragerðis Sandra Lind Brynjarsdóttir,Jónas Guðnason ,Dagný Sif Sigurbjörnsdóttir,Lárus Jónsson Skoðun Fjármálaáætlun - satíriskt leikrit í óteljandi þáttum Sveinn Atli Gunnarsson Skoðun Skoðun Skoðun „Dagsskipun kerfisins“ Helgi Áss Grétarsson skrifar Skoðun Er ekki komið nóg af þessum mannréttindum? Olga Margrét Cilia skrifar Skoðun Ertu íslenskuvinur? Védís Ragnheiðardóttir skrifar Skoðun Ríkisstjórn útúrsnúninga? Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar Skoðun Við getum ekki firrt okkur ábyrgð Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir skrifar Skoðun Samfella í verki - Framtíðarsýn Okkar Hveragerðis Sandra Lind Brynjarsdóttir,Jónas Guðnason ,Dagný Sif Sigurbjörnsdóttir,Lárus Jónsson skrifar Skoðun Virðingaleysi í samfélaginu Marta Wieczorek skrifar Skoðun Ertu Jón eða séra Jón? Guðný Björk Pálmadóttir skrifar Skoðun Læra nemendur meira ef skóladögum fjölgar? Sigrún Ólöf Ingólfsdóttir skrifar Skoðun Ísland í Evrópusambandinu Jón Frímann Jónsson skrifar Skoðun Ógnir núna ekkert á við áhættu framtíðar Jóhanna Hlín Auðunsdóttir skrifar Skoðun Opið bréf til Ingu Sæland skrifar Skoðun Dánaraðstoð snýst ekki um val milli lífs og dauða heldur um það hvernig við hlúum að fólki í lok lífs Ingrid Kuhlman skrifar Skoðun Fjármálaáætlun - satíriskt leikrit í óteljandi þáttum Sveinn Atli Gunnarsson skrifar Skoðun Hálfsannleikur og ósannindi Magnúsar Árna Skjaldar Magnússonar Hjörvar Sigurðsson skrifar Skoðun Píslargangan gleymd – og börnin bera afleiðingarnar Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Trump, Íran, Úkraína og NATO Arnór Sigurjónsson skrifar Skoðun Þöggun - Okkar Borg Sigfús Aðalsteinsson ,Baldur Borgþóirsson skrifar Skoðun Meira er ekki alltaf betra í skólastarfi Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir skrifar Skoðun Um Ketilsbraut 7-9 – Stjórnsýsluhús Norðurþings Rúnar Traustason skrifar Skoðun Frá hásæti orkudrottningar Kristín Linda Árnadóttir skrifar Skoðun Að hafna viðræðum er að hafna upplýsingum Magnús Árni Skjöld Magnússon skrifar Skoðun Einn mánuður af átökum: Börn gjalda mest fyrir stríðið í Mið-Austurlöndum Tótla I. Sæmundsdóttir skrifar Skoðun Þau sem töluðu um hvalrekaskatt og hin sem þora að leggja hann á Þórður Snær Júlíusson skrifar Skoðun Mikið vona ég að þetta sé ekki rétt Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Veldur hver á heldur! Andrés Pétursson skrifar Skoðun Gott samfélag verður ekki til af sjálfu sér Marta Rut Ólafsdóttir skrifar Skoðun Gerðir samningar sviknir af ESB Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Við getum ekki byggt vernd barna á tilviljunum! Arnrún María Magnúsdóttir skrifar Skoðun Ekki minn kaffibolli Guðmunda G. Guðmundsdóttir 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.
Samfella í verki - Framtíðarsýn Okkar Hveragerðis Sandra Lind Brynjarsdóttir,Jónas Guðnason ,Dagný Sif Sigurbjörnsdóttir,Lárus Jónsson Skoðun
Skoðun Ríkisstjórn útúrsnúninga? Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar
Skoðun Samfella í verki - Framtíðarsýn Okkar Hveragerðis Sandra Lind Brynjarsdóttir,Jónas Guðnason ,Dagný Sif Sigurbjörnsdóttir,Lárus Jónsson skrifar
Skoðun Dánaraðstoð snýst ekki um val milli lífs og dauða heldur um það hvernig við hlúum að fólki í lok lífs Ingrid Kuhlman skrifar
Skoðun Einn mánuður af átökum: Börn gjalda mest fyrir stríðið í Mið-Austurlöndum Tótla I. Sæmundsdóttir skrifar
Skoðun Þau sem töluðu um hvalrekaskatt og hin sem þora að leggja hann á Þórður Snær Júlíusson skrifar
Samfella í verki - Framtíðarsýn Okkar Hveragerðis Sandra Lind Brynjarsdóttir,Jónas Guðnason ,Dagný Sif Sigurbjörnsdóttir,Lárus Jónsson Skoðun