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 ‘Vók’ er djók Alexandra Briem Skoðun Þjóðarmorðið í blokkinni Bjarni Þór Sigurbjörnsson Skoðun Eru græn svæði í útrýmingarhættu í Reykjavík? Sigrún Ásta Einarsdóttir Skoðun Breiðholtið er frábært! Gerum betur í umfjöllun og orðræðu Kristín Dögg Kristinsdóttir Skoðun Því miður hefur lítið breyst Áslaug Hulda Jónsdóttir Skoðun Opið bréf til Friðriks Þórs Steven Meyers,Guðrún Elsa Bragadóttir,Ása Helga Hjörleifsdóttir,Brúsi Ólason,Erlendur Sveinsson,Heather Millard Skoðun Ég hataði rafíþróttir! Þorvaldur Daníelsson Skoðun Skjólveggur af körlum og ungum mönnum Ólafur Elínarson Skoðun Versta sem Ísland gæti gert Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Kattahald Jökull Jörgensen Skoðun Skoðun Skoðun Tæknin hjálpar lesblindum Guðmundur S. Johnsen skrifar Skoðun Tryggja þarf aðkomu sjómanna að fiskveiðiráðgjöfinni Sigurjón Þórðarson skrifar Skoðun Opið bréf til Friðriks Þórs Steven Meyers,Guðrún Elsa Bragadóttir,Ása Helga Hjörleifsdóttir,Brúsi Ólason,Erlendur Sveinsson,Heather Millard skrifar Skoðun Skjólveggur af körlum og ungum mönnum Ólafur Elínarson skrifar Skoðun Menntamál eru ekki afgangsstærð Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir skrifar Skoðun ‘Vók’ er djók Alexandra Briem skrifar Skoðun Er friður tálsýn eða verkefni? Inga Daníelsdóttir skrifar Skoðun Kattahald Jökull Jörgensen skrifar Skoðun Framtíðin er rafmögnuð Jóhanna Hlín Auðunsdóttir skrifar Skoðun Ekki biðja um undanþágur heldur krefjast réttar samkvæmt EES-samningnum Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Þjóðarmorðið í blokkinni Bjarni Þór Sigurbjörnsson skrifar Skoðun Breiðholtið er frábært! Gerum betur í umfjöllun og orðræðu Kristín Dögg Kristinsdóttir skrifar Skoðun Ég hataði rafíþróttir! Þorvaldur Daníelsson skrifar Skoðun Því miður hefur lítið breyst Áslaug Hulda Jónsdóttir skrifar Skoðun Versta sem Ísland gæti gert Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Eru græn svæði í útrýmingarhættu í Reykjavík? Sigrún Ásta Einarsdóttir skrifar Skoðun Efla á forvarnir og setja börn í öndvegi með 5,7 milljarða niðurskurði Grímur Atlason skrifar Skoðun „...ég lærði líka að nota gagnrýna hugsun“ Hanna Björg Vilhjálmsdóttir skrifar Skoðun Risastór niðurskurður ríkistjórnarinnar er áfall fyrir foreldra og börn í landinu Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Látið okkur í friði Vilhjálmur Árnason skrifar Skoðun Gefðu fimmu! Ágúst Arnar Þráinsson skrifar Skoðun Allar hendur á dekk! Oddný G. Harðardóttir skrifar Skoðun Engin sátt án sannmælis Kristinn Karl Brynjarsson skrifar Skoðun Að finna rétt veiðigjald... Bolli Héðinsson skrifar Skoðun Hvað viltu að samskiptin á vinnustaðnum kosti? Carmen Maja Valencia skrifar Skoðun Stórt inngrip í rekstur íþróttafélaga! Jóhanna Dýrunn Jónsdóttir skrifar Skoðun Börn voga sér inn í afbrotaheim fullorðinna eða er það öfugt? Davíð Bergmann skrifar Skoðun Sósíalistaflokkurinn verður að snúast um meira en rassgatið á Gunnari Smára Trausti Breiðfjörð Magnússon skrifar Skoðun Og hvað svo? Eyrún Birna Davíðsdóttir skrifar Skoðun Óboðlegt svar um ótæka stjórnsýslu Guðmundur Andri Thorsson 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.
Opið bréf til Friðriks Þórs Steven Meyers,Guðrún Elsa Bragadóttir,Ása Helga Hjörleifsdóttir,Brúsi Ólason,Erlendur Sveinsson,Heather Millard Skoðun
Skoðun Opið bréf til Friðriks Þórs Steven Meyers,Guðrún Elsa Bragadóttir,Ása Helga Hjörleifsdóttir,Brúsi Ólason,Erlendur Sveinsson,Heather Millard skrifar
Skoðun Ekki biðja um undanþágur heldur krefjast réttar samkvæmt EES-samningnum Erna Bjarnadóttir skrifar
Skoðun Breiðholtið er frábært! Gerum betur í umfjöllun og orðræðu Kristín Dögg Kristinsdóttir skrifar
Skoðun Efla á forvarnir og setja börn í öndvegi með 5,7 milljarða niðurskurði Grímur Atlason skrifar
Skoðun Risastór niðurskurður ríkistjórnarinnar er áfall fyrir foreldra og börn í landinu Sigurður Sigurðsson skrifar
Skoðun Sósíalistaflokkurinn verður að snúast um meira en rassgatið á Gunnari Smára Trausti Breiðfjörð Magnússon skrifar
Opið bréf til Friðriks Þórs Steven Meyers,Guðrún Elsa Bragadóttir,Ása Helga Hjörleifsdóttir,Brúsi Ólason,Erlendur Sveinsson,Heather Millard Skoðun