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 Gleðilegan dag læsis Auður Soffíu Björgvinsdóttir Skoðun Hjartaendurhæfing er fjárfesting Kristín E. Hólmgeirsdóttir,María Barbara Árnadóttir Skoðun Við vissum að þetta myndi gerast Íris E. Gísladóttir Skoðun Stækkum kökuna í stað þess að sneiða hana þynnra Rannveig Grétarsdóttir Skoðun Engin miskunn hjá Reykjavíkurborg Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir Skoðun Fjárfestum í heilsu – Alþjóðlegur dagur sjúkraþjálfunar Gunnlaugur Már Briem Skoðun Hvenær hættum við að vera þjóð? Jón Pétur Zimsen Skoðun Betri gögn, minni stjórnsýsla? Karl Steinar Óskarsson Skoðun Hvaða gervigreind og skýjaþjónustur mega opinberir aðilar nota? Karl Thoroddsen Skoðun Þrautseigja í framlínunni Sigríður Björk Þormar Skoðun Skoðun Skoðun Loksins úr mínus í plús Daði Már Kristófersson skrifar Skoðun Hreyfing skiptir sköpum – fyrir og eftir heilablóðfall Guðbjörg Þóra Andrésdóttir skrifar Skoðun Við vissum að þetta myndi gerast Íris E. Gísladóttir skrifar Skoðun Betri gögn, minni stjórnsýsla? Karl Steinar Óskarsson skrifar Skoðun Eru tómstundir allra? Margrét Júlía Rafnsdóttir skrifar Skoðun Öryggisnet í 90 ár! Unnur Sverrisdóttir skrifar Skoðun Þrautseigja í framlínunni Sigríður Björk Þormar skrifar Skoðun Hjartaendurhæfing er fjárfesting Kristín E. Hólmgeirsdóttir,María Barbara Árnadóttir skrifar Skoðun Hvaða gervigreind og skýjaþjónustur mega opinberir aðilar nota? Karl Thoroddsen skrifar Skoðun Hvenær hættum við að vera þjóð? Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Hver ertu þegar yfirmaðurinn fer út úr herberginu? Valerio Gargiulo skrifar Skoðun Fjárfestum í heilsu – Alþjóðlegur dagur sjúkraþjálfunar Gunnlaugur Már Briem skrifar Skoðun Varnir frá 2019, ógnir frá 2026 Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun Hvað varð um það að vilja betri heim? Indriði Þröstur Gunnlaugsson skrifar Skoðun Sjálfbærni í heimi glötunar Kristján Logason skrifar Skoðun Ert þú kannski frábær í ofbeldisforvörnum barna? Alfa Dröfn Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Bókun 35, ESA og stjórnarskrá Íslands — hvenær verður EES samningurinn stjórnarskrárlega ólýðræðislegur? Eggert Guðmundsson skrifar Skoðun Gleðilegan dag læsis Auður Soffíu Björgvinsdóttir skrifar Skoðun Engin miskunn hjá Reykjavíkurborg Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Brjóstagjöf er svoddan streð… Íris Erlingsdóttir skrifar Skoðun Stækkum kökuna í stað þess að sneiða hana þynnra Rannveig Grétarsdóttir skrifar Skoðun Er þetta ásættanleg frammistaða íslenskrar stjórnsýslu? Þorsteinn Narfason skrifar Skoðun Forsjálni því þetta reddast ekki Gunnar Hersveinn skrifar Skoðun Flokkur fólksins og fjárlögin Sigurjón Þórðarson skrifar Skoðun Svargrein við grein Hauks Arnþórssonar Jón Sigurgeirsson skrifar Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn og Bókun 35. Fullveldi eftir hentugleikum? Júlíus Valsson skrifar Skoðun Hvar er náungakærleikurinn? Steindór J. Erlingsson skrifar Skoðun Það sem gerist þegar við segjum frá Olga Björt Þórðardóttir skrifar Skoðun Brýtur innviðaráðherra lög, aftur? Örvar Marteinsson skrifar Skoðun Ekkert okkar á að ganga þennan veg eitt Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir 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 Bókun 35, ESA og stjórnarskrá Íslands — hvenær verður EES samningurinn stjórnarskrárlega ólýðræðislegur? Eggert Guðmundsson skrifar