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 Við yrðum á matseðlinum innan ESB Hjörtur J. Guðundsson Skoðun 4.927 stúdentar borga kaffið og kleinurnar Andrea Edda Guðlaugsdóttir,Eiríkur Kúld Viktorsson Skoðun „Ég vissi ekki“ Unnar Þór Sæmundsson Skoðun Að vinna undir nýfrjálshyggjumanni Ægir Máni Bjarnason Skoðun Allt að 57% lægra verð í Ísland Duty Free Heiðar Róbert Birnuson Skoðun Styðjum við STEM greinar í grunnskóla Guðríður Eldey Arnardóttir Skoðun Byrjum á rótinni – ekki verðmiðanum Elísabet Reynisdóttir Skoðun Hvers vegna gera þau það ekki fyrst sjálf? Tómas Ragnarz Skoðun Börn og vopn Helga Þórólfsdóttir Skoðun Sagði seðlabankastjóri Alþingi ósatt? Örn Karlsson Skoðun Skoðun Skoðun Loforð eða árangur? Ýmir Örn Hafsteinsson skrifar Skoðun Heimskautalandbúnaður ESB Eggert Sigurbergsson skrifar Skoðun Byrjum á rótinni – ekki verðmiðanum Elísabet Reynisdóttir skrifar Skoðun Styðjum við STEM greinar í grunnskóla Guðríður Eldey Arnardóttir skrifar Skoðun Þögn er ekki samráð: W.O.M.E.N. svarar fyrir brottfarastöðina Nichole Leigh Mosty,Marion Poilvez skrifar Skoðun Börn og vopn Helga Þórólfsdóttir skrifar Skoðun „Ég vissi ekki“ Unnar Þór Sæmundsson skrifar Skoðun Að vinna undir nýfrjálshyggjumanni Ægir Máni Bjarnason skrifar Skoðun 4.927 stúdentar borga kaffið og kleinurnar Andrea Edda Guðlaugsdóttir,Eiríkur Kúld Viktorsson skrifar Skoðun Stöndum með Grænlendingum Heiða Björg Hilmisdóttir skrifar Skoðun Við yrðum á matseðlinum innan ESB Hjörtur J. Guðundsson skrifar Skoðun Friðarráð Eleanor Roosevelt lýsir okkur enn Gunnar Hersveinn skrifar Skoðun Rangfærslur Viðskiptaráðs Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar Skoðun Frítt Elliði Vignisson skrifar Skoðun Vaxandi álag á fagfólk innan velferðarþjónustu Steinunn Bergmann skrifar Skoðun Kvenréttindafélag Íslands viðhefur ósmekklegt persónuníð Huginn Þór Grétarsson skrifar Skoðun Kemst ég örugglega út? Birgir Finnsson skrifar Skoðun Ofurlaun fyrir leikskólakennara Ólöf Hugrún Valdimarsdóttir skrifar Skoðun Sagði seðlabankastjóri Alþingi ósatt? Örn Karlsson skrifar Skoðun Allt að 57% lægra verð í Ísland Duty Free Heiðar Róbert Birnuson skrifar Skoðun Bakkakot er ekki frávik. Þetta er kerfi sem brást Steindór Þórarinsson skrifar Skoðun Afsökunarbeiðni, skítkast og popúlismi - Alvarleg staða á Alþingi Hjörvar Sigurðsson skrifar Skoðun Hversu oft þarf að kveikja í? Olga Cilia skrifar Skoðun Góðan daginn, hvernig hefur þú það? Stefán Hrafn Jónsson skrifar Skoðun Money Heaven og týndu börnin okkar Davíð Bergmann skrifar Skoðun Svifryk borgarinnar er ekki slys – það er afleiðing stefnu Vilhelm Jónsson skrifar Skoðun Ég býð þingmönnum og verkalýðsforkálfum í námsferð Róbert Björnsson skrifar Skoðun Veljum vistvænar samgöngur Finnur Ricart Andrason skrifar Skoðun Sterk rödd Íslands skiptir máli Karólína Helga Símonardóttir skrifar Skoðun Minnihlutinn sem skilur ekki að hann er í minnihluta Þórður Snær Júlíusson 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.
Skoðun Þögn er ekki samráð: W.O.M.E.N. svarar fyrir brottfarastöðina Nichole Leigh Mosty,Marion Poilvez skrifar
Skoðun 4.927 stúdentar borga kaffið og kleinurnar Andrea Edda Guðlaugsdóttir,Eiríkur Kúld Viktorsson skrifar
Skoðun Afsökunarbeiðni, skítkast og popúlismi - Alvarleg staða á Alþingi Hjörvar Sigurðsson skrifar