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 Hildur Björnsdóttir og bílastæðin í borginni Karólína M. Jónsdóttir Skoðun Handrit ofbeldismannsins. Gulldrengir og dómstóll götunnar Hulda Hrund Guðrúnar Sigmundsdóttir,Tanja Mjöll Ísfjörð Magnúsdóttir Skoðun HK á skilið meiri metnað Gunnar Gylfason Skoðun Ég er líka að taka fullan þátt í samfélaginu! Alina Vilhjálmsdóttir Skoðun Reykjavíkurborg og ábyrgðin sem hún forðast Kári Sigurðsson,Sólveig Anna Jónsdóttir Skoðun Álftnesingar mæta afgangi Rakel Margrét Viggósdóttir Skoðun Hvað ef gervigreind gjörbreytir 90 þúsund íslenskum störfum? Lilja Dögg Jónsdóttir Skoðun Það kemur ekki til greina að rífa upp samgöngusáttmálann Pétur Marteinsson Skoðun Börn í Laugardal fá ekki heitan mat í skólanum Jakob Jakobsson Skoðun Diplómanámið í HÍ: Menntun sem breytir lífi Nemendur í starfstengdu diplómanámi HÍ Skoðun Skoðun Skoðun Hvernig líður Mosfellsbæ? Anna Sigríður Guðnadóttir skrifar Skoðun Daglegt líf eldri borgara í Reykjavík: Afhverju ekki eins og í Regínu? Andrea Edda Guðlaugsdóttir skrifar Skoðun Frábær árangur í bólusetningum gegn mislingum á Íslandi Ingileif Jónsdóttir skrifar Skoðun Þegar jafnréttissjónarmið stjórnmálaflokka bitna á fjárhagsstöðu barnafjölskyldna Kristín Þóra Reynisdóttir skrifar Skoðun Stöðnun? Tölum um staðreyndir Bjarni Halldór Janusson skrifar Skoðun Loforðin sjö – Ofbeldi, hvað svo? – Ég lofa Sigrún Sigurðardóttir skrifar Skoðun Hver má búa í Garðabæ? Þorbjörg Þorvaldsdóttir skrifar Skoðun Verðlagseftirlit Viðreisnar – Gamall draugur í fylgd skattalækkunar Bergþór Ólason skrifar Skoðun Framsækið skipulag á landsvísu Guðjón Sigurbjartsson skrifar Skoðun Diplómanámið í HÍ: Menntun sem breytir lífi Nemendur í starfstengdu diplómanámi HÍ skrifar Skoðun Frá Jens Mustermann til CR7: hugvekja um vörumerki knattspyrnumanna Jóhann Skúli Jónsson skrifar Skoðun Hvað veist þú? Hugsum áður en við sendum Björk Jónsdóttir skrifar Skoðun Hvernig kveikjum við neistann? Ólína Laxdal,Sólveig Nikulásdóttir skrifar Skoðun Fangelsismál - hættum þessu rugli Guðbjörg Sveinsdóttir skrifar Skoðun HK á skilið meiri metnað Gunnar Gylfason skrifar Skoðun Frumbyggjar og frumkvöðlar í jarðhita Hveragerði Dagný Sif Sigurbjörnsdóttir,Jónas Guðnason skrifar Skoðun Íþróttabærinn Kópavogur Beitir Ólafsson skrifar Skoðun Handrit ofbeldismannsins. Gulldrengir og dómstóll götunnar Hulda Hrund Guðrúnar Sigmundsdóttir,Tanja Mjöll Ísfjörð Magnúsdóttir skrifar Skoðun Viljum við að fatlað fólk sé á vinnumarkaði? Þuríður Harpa Sigurðardóttir skrifar Skoðun Rekstrarafgangur á kostnað íbúa - er það árangur? Matthías Bjarnason skrifar Skoðun Mikilvægi kennslu í nýsköpun í háskólum Ólafur Eysteinn Sigurjónsson skrifar Skoðun Hafnarfjörður í gíslingu þéttingarstefnu Reykjavíkur Orri Björnsson skrifar Skoðun Umferðarmál í Urriðaholti – Flótti frá vandanum Vilmar Pétursson skrifar Skoðun Brandarar á Alþingi og alvarlegar spurningar um undirbúning lagasetningar Benedikt S. Benediktsson skrifar Skoðun Hildur Björnsdóttir og bílastæðin í borginni Karólína M. Jónsdóttir skrifar Skoðun Glufur í farsældinni: Helmingur stuðningsnets barns úti í kuldanum Lúðvík Júlíusson skrifar Skoðun Hvað ef gervigreind gjörbreytir 90 þúsund íslenskum störfum? Lilja Dögg Jónsdóttir skrifar Skoðun Öflugt atvinnulíf á Akureyri Ragnar Sverrisson skrifar Skoðun Börn á biðlista eftir að komast á biðlista Auður Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Íþróttir, lýðheilsa og forvarnir Kristján Davíð Sigurjónsson 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.
Handrit ofbeldismannsins. Gulldrengir og dómstóll götunnar Hulda Hrund Guðrúnar Sigmundsdóttir,Tanja Mjöll Ísfjörð Magnúsdóttir Skoðun
Skoðun Daglegt líf eldri borgara í Reykjavík: Afhverju ekki eins og í Regínu? Andrea Edda Guðlaugsdóttir skrifar
Skoðun Þegar jafnréttissjónarmið stjórnmálaflokka bitna á fjárhagsstöðu barnafjölskyldna Kristín Þóra Reynisdóttir skrifar
Skoðun Verðlagseftirlit Viðreisnar – Gamall draugur í fylgd skattalækkunar Bergþór Ólason skrifar
Skoðun Frá Jens Mustermann til CR7: hugvekja um vörumerki knattspyrnumanna Jóhann Skúli Jónsson skrifar
Skoðun Frumbyggjar og frumkvöðlar í jarðhita Hveragerði Dagný Sif Sigurbjörnsdóttir,Jónas Guðnason skrifar
Skoðun Handrit ofbeldismannsins. Gulldrengir og dómstóll götunnar Hulda Hrund Guðrúnar Sigmundsdóttir,Tanja Mjöll Ísfjörð Magnúsdóttir skrifar
Skoðun Brandarar á Alþingi og alvarlegar spurningar um undirbúning lagasetningar Benedikt S. Benediktsson skrifar
Handrit ofbeldismannsins. Gulldrengir og dómstóll götunnar Hulda Hrund Guðrúnar Sigmundsdóttir,Tanja Mjöll Ísfjörð Magnúsdóttir Skoðun