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 Læknafélagið virðir ekki afstöðu félagsmanna sinna Bjarni Jónsson Skoðun Hverju lofar þú? Kolbrún Hrund Sigurgeirsdóttir Skoðun Það er vá fyrir dyrum - Börnin okkar Svava Þ. Hjaltalín Skoðun Hverjir eiga Ísland? Jón Baldvin Hannibalsson Skoðun Fjölgun hjartasjúkdóma og aukið álag á spítalana í boði Carnivore bylgjunnar? Guðrún Nanna Egilsdóttir,Dögg Guðmundsdóttir Skoðun Hvert er eðli innflutningtolla? – Hvað er Trump eiginlega að gera? - Hverjir munu líða mest? Ole Anton Bieltvedt Skoðun Göngum í takt Skoðun Fyrsta skrefið í átt að betri Menntasjóði Logi Einarsson Skoðun Með hjúkkuna upp í rúm og lækninn í vasanum Björgmundur Örn Guðmundsson Skoðun Þegar vald óttast þekkingu Halla Sigríður Ragnarsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Ísland á að verja með íslenskum lögum Arnar Þór Jónsson skrifar Skoðun Fyrsta skrefið í átt að betri Menntasjóði Logi Einarsson skrifar Skoðun Læknafélagið virðir ekki afstöðu félagsmanna sinna Bjarni Jónsson skrifar Skoðun Göngum í takt skrifar Skoðun Hverju lofar þú? Kolbrún Hrund Sigurgeirsdóttir skrifar Skoðun Það er vá fyrir dyrum - Börnin okkar Svava Þ. Hjaltalín skrifar Skoðun Hvert er eðli innflutningtolla? – Hvað er Trump eiginlega að gera? - Hverjir munu líða mest? Ole Anton Bieltvedt skrifar Skoðun Sagnaarfur Biblíunnar - Babýlonherleiðingin og örlög smáþjóða í átökum heimsvelda Sigurvin Lárus Jónsson skrifar Skoðun Fjölgun hjartasjúkdóma og aukið álag á spítalana í boði Carnivore bylgjunnar? Guðrún Nanna Egilsdóttir,Dögg Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Allt að vinna, engu að tapa! Helga Rakel Rafnsdóttir,Margrét M. Norðdahl skrifar Skoðun Fiskurinn í blokkunum Yngvi Ómar Sigrúnarson skrifar Skoðun Snýst núverandi staðsetning Reykjavíkurflugvallar um öryggi… eða mögulega eitthvað annað Daði Rafnsson ,Kristján Vigfússon ,Margrét Manda Jónsdóttir skrifar Skoðun Þegar vald óttast þekkingu Halla Sigríður Ragnarsdóttir skrifar Skoðun Með hjúkkuna upp í rúm og lækninn í vasanum Björgmundur Örn Guðmundsson skrifar Skoðun Hverjir eiga Ísland? Jón Baldvin Hannibalsson skrifar Skoðun Komum náminu á Höfn í höfn Halla Hrund Logadóttir skrifar Skoðun Betra líf eftir greiningu krabbameins, tímamótarannsókn sem vísar veginn Sigríður Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Veiðigjöld vs afnám undanþágu orkumannvirkja frá fasteignamatsskyldu Guðmundur Haukur Jakobsson skrifar Skoðun Tollar – Fyrir hverja? Valdimar Birgisson skrifar Skoðun Þau eru fá en þörfin er stór Sif Huld Albertsdóttir skrifar Skoðun Samvinnufélög, valkostur í atvinnurekstri Elín H. Jónsdóttir,Guðrún Johnsen skrifar Skoðun Leiðin til helvítis Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Eitruð kvenmennska Ása Lind Finnbogadóttir skrifar Skoðun Hinn nýi íslenski aðall Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Samningur HSÍ við Rapyd – Opið bréf til frambjóðenda í formannskjöri Hópur stuðningsmanna Íslands í handbolta skrifar Skoðun Gjaldskrár munu ekki virka til að koma aftur framleiðslu af stað Sæþór Randalsson skrifar Skoðun Mannúð og samvinna á tímum sögulegra þjáninga Sólrún María Ólafsdóttir skrifar Skoðun Hvernig getum við notað nýjar ráðleggingar um mataræði? Óla Kallý Magnúsdóttir,Jóhanna E. Torfadóttir skrifar Skoðun Þegar rykið hefur sest Jörgen Ingimar Hansson skrifar Skoðun Búum til réttlátt lífeyriskerfi Hrafn Magnússon 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.
Fjölgun hjartasjúkdóma og aukið álag á spítalana í boði Carnivore bylgjunnar? Guðrún Nanna Egilsdóttir,Dögg Guðmundsdóttir Skoðun
Hvert er eðli innflutningtolla? – Hvað er Trump eiginlega að gera? - Hverjir munu líða mest? Ole Anton Bieltvedt Skoðun
Skoðun Hvert er eðli innflutningtolla? – Hvað er Trump eiginlega að gera? - Hverjir munu líða mest? Ole Anton Bieltvedt skrifar
Skoðun Sagnaarfur Biblíunnar - Babýlonherleiðingin og örlög smáþjóða í átökum heimsvelda Sigurvin Lárus Jónsson skrifar
Skoðun Fjölgun hjartasjúkdóma og aukið álag á spítalana í boði Carnivore bylgjunnar? Guðrún Nanna Egilsdóttir,Dögg Guðmundsdóttir skrifar
Skoðun Snýst núverandi staðsetning Reykjavíkurflugvallar um öryggi… eða mögulega eitthvað annað Daði Rafnsson ,Kristján Vigfússon ,Margrét Manda Jónsdóttir skrifar
Skoðun Betra líf eftir greiningu krabbameins, tímamótarannsókn sem vísar veginn Sigríður Gunnarsdóttir skrifar
Skoðun Veiðigjöld vs afnám undanþágu orkumannvirkja frá fasteignamatsskyldu Guðmundur Haukur Jakobsson skrifar
Skoðun Samningur HSÍ við Rapyd – Opið bréf til frambjóðenda í formannskjöri Hópur stuðningsmanna Íslands í handbolta skrifar
Skoðun Hvernig getum við notað nýjar ráðleggingar um mataræði? Óla Kallý Magnúsdóttir,Jóhanna E. Torfadóttir skrifar
Fjölgun hjartasjúkdóma og aukið álag á spítalana í boði Carnivore bylgjunnar? Guðrún Nanna Egilsdóttir,Dögg Guðmundsdóttir Skoðun
Hvert er eðli innflutningtolla? – Hvað er Trump eiginlega að gera? - Hverjir munu líða mest? Ole Anton Bieltvedt Skoðun