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 Fráleit túlkun á fornum texta breytir ekki staðreyndum Ómar Torfason Skoðun Viltu skilja bílinn eftir heima? Sara Björg Sigurðardóttir Skoðun Metabolic Psychiatry: Ný nálgun í geðlækningum Vigdís M. Jónsdóttir Skoðun Hvaða framtíð bíður barna okkar árið 2050? Hafdís Hanna Ægisdóttir Skoðun Betri strætó strax í dag Dóra Björt Guðjónsdóttir Skoðun Bílastæðavandi í Reykjavík – tími til aðgerða Einar Sveinbjörn Guðmundsson Skoðun Þakkir til Sivjar Arnar Sigurðsson Skoðun Ætlar ríkið að stuðla að aukinni tóbaksneyslu á Íslandi? Bjarni Freyr Guðmundsson Skoðun Fíknisjúkdómur – samfélagsleg ábyrgð sem við þurfum að takast á við Halldór Þór Svavarsson Skoðun Við lifum ekki á tíma fasisma Hjörvar Sigurðsson Skoðun Skoðun Skoðun „Akademísk sniðganga“: gaslýsingar og hnignun háskólasamfélagsins Birgir Finnsson skrifar Skoðun Við lifum ekki á tíma fasisma Hjörvar Sigurðsson skrifar Skoðun Fíknisjúkdómur – samfélagsleg ábyrgð sem við þurfum að takast á við Halldór Þór Svavarsson skrifar Skoðun Ætlar ríkið að stuðla að aukinni tóbaksneyslu á Íslandi? Bjarni Freyr Guðmundsson skrifar Skoðun Bílastæðavandi í Reykjavík – tími til aðgerða Einar Sveinbjörn Guðmundsson skrifar Skoðun Þakkir til Sivjar Arnar Sigurðsson skrifar Skoðun Fráleit túlkun á fornum texta breytir ekki staðreyndum Ómar Torfason skrifar Skoðun Betri strætó strax í dag Dóra Björt Guðjónsdóttir skrifar Skoðun Viltu skilja bílinn eftir heima? Sara Björg Sigurðardóttir skrifar Skoðun Hvaða framtíð bíður barna okkar árið 2050? Hafdís Hanna Ægisdóttir skrifar Skoðun Metabolic Psychiatry: Ný nálgun í geðlækningum Vigdís M. Jónsdóttir skrifar Skoðun Af hverju skiptir vökvagjöf okkur svona miklu máli? Hanna Birna Valdimarsdóttir skrifar Skoðun Gervigreindin kolfellur á öllum prófum. Er bólan að bresta? Brynjólfur Þorvarðsson skrifar Skoðun Kerfisbundið afnám réttinda kvenna — Staða afganskra kvenna 4 árum eftir valdatöku talíbana Ólafur Elínarson,Anna Steinsen skrifar Skoðun Hér er það sem Ágúst sagði ykkur ekki Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Framtíð íslensks menntakerfis – lærum af Buffalo og leiðandi háskólum heims Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun Öryggismenning – hjartað í ábyrgri ferðaþjónustu Ólína Laxdal,Sólveig Nikulásdóttir skrifar Skoðun Nýsamþykkt aðgerðaáætlun í krabbameinsmálum – aldrei mikilvægari en nú Halla Þorvaldsdóttir skrifar Skoðun Falið heimsveldi Al Thani-fjölskyldunnar Finnur Th. Eiríksson skrifar Skoðun Við styðjum Ingólf Gíslason og annað starfsfólk í akademískri sniðgöngu Elía Hörpu og Önundarbur,Inga Björk Margrétar Bjarnadóttir,Íris Ellenberger,Sjöfn Asare skrifar Skoðun Hið landlæga fúsk Helga Sigrún Harðardóttir skrifar Skoðun Þetta þarftu að vita: 12 atriði Ágúst Ólafur Ágústsson skrifar Skoðun Ég frétti af konu Gunnhildur Sveinsdóttir skrifar Skoðun Rangfærslur ESB-sinna leiðréttar Diljá Mist Einarsdóttir skrifar Skoðun Eineltið endaði með örkumlun Davíð Bergmann skrifar Skoðun Akademísk kurteisi á tímum þjóðarmorðs Finnur Ulf Dellsén skrifar Skoðun Við megum ekki tapa leiknum utan vallar Eysteinn Pétur Lárusson skrifar Skoðun Börnin heyra bara sprengjugnýinn Hjálmtýr Heiðdal skrifar Skoðun Gagnslausa fólkið Þröstur Friðfinnsson skrifar Skoðun Tjáningarfrelsi Laufey Brá Jónsdóttir,Sigríður Kristín Helgadóttir,Þorvaldur Víðisson 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.
Fíknisjúkdómur – samfélagsleg ábyrgð sem við þurfum að takast á við Halldór Þór Svavarsson Skoðun
Skoðun Fíknisjúkdómur – samfélagsleg ábyrgð sem við þurfum að takast á við Halldór Þór Svavarsson skrifar
Skoðun Kerfisbundið afnám réttinda kvenna — Staða afganskra kvenna 4 árum eftir valdatöku talíbana Ólafur Elínarson,Anna Steinsen skrifar
Skoðun Framtíð íslensks menntakerfis – lærum af Buffalo og leiðandi háskólum heims Sigvaldi Einarsson skrifar
Skoðun Öryggismenning – hjartað í ábyrgri ferðaþjónustu Ólína Laxdal,Sólveig Nikulásdóttir skrifar
Skoðun Nýsamþykkt aðgerðaáætlun í krabbameinsmálum – aldrei mikilvægari en nú Halla Þorvaldsdóttir skrifar
Skoðun Við styðjum Ingólf Gíslason og annað starfsfólk í akademískri sniðgöngu Elía Hörpu og Önundarbur,Inga Björk Margrétar Bjarnadóttir,Íris Ellenberger,Sjöfn Asare skrifar
Skoðun Tjáningarfrelsi Laufey Brá Jónsdóttir,Sigríður Kristín Helgadóttir,Þorvaldur Víðisson skrifar
Fíknisjúkdómur – samfélagsleg ábyrgð sem við þurfum að takast á við Halldór Þór Svavarsson Skoðun