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 Hvers vegna var Úlfar rekinn? Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Eru forsætisráðherra og ríkisstjórn hrædd við vilja fólksins; lýðræðið? Ole Anton Bieltvedt Skoðun Þegar við ætluðum að hitta Farage - Á Ísland að ganga í ESB? Sveinn Ólafsson Skoðun Að reyna að „tímasetja“ markaðinn - er það góð strategía? Baldvin Ingi Sigurðsson Skoðun Sama steypan Ingólfur Sverrisson Skoðun Ofbeldi gagnvart eldra fólki Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir Skoðun Íþróttir eru lykilinn Willum Þór Þórsson Skoðun Lífsnauðsynlegt aðgengi Bryndís Haraldsdóttir Skoðun Lögfræðingurinn sem gleymdi tilgangi laga Sigríður Svanborgardóttir Skoðun Hagnaðurinn sem við afsölum okkur: Af hverju salan á Íslandsbanka er samfélagslegt glapræði Karl Héðinn Kristjánsson Skoðun Skoðun Skoðun Að reyna að „tímasetja“ markaðinn - er það góð strategía? Baldvin Ingi Sigurðsson skrifar Skoðun Lífsnauðsynlegt aðgengi Bryndís Haraldsdóttir skrifar Skoðun Hvers vegna var Úlfar rekinn? Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Eru forsætisráðherra og ríkisstjórn hrædd við vilja fólksins; lýðræðið? Ole Anton Bieltvedt skrifar Skoðun Þegar við ætluðum að hitta Farage - Á Ísland að ganga í ESB? Sveinn Ólafsson skrifar Skoðun Sama steypan Ingólfur Sverrisson skrifar Skoðun Ofbeldi gagnvart eldra fólki Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Að taka ekki mark á sjálfum sér Kristinn Karl Brynjarsson skrifar Skoðun Betri borg Alexandra Briem skrifar Skoðun Að eiga sæti við borðið Grímur Grímsson skrifar Skoðun Hagnaðurinn sem við afsölum okkur: Af hverju salan á Íslandsbanka er samfélagslegt glapræði Karl Héðinn Kristjánsson skrifar Skoðun Íþróttir eru lykilinn Willum Þór Þórsson skrifar Skoðun Framtíð safna í ferðaþjónustu Guðrún D. Whitehead skrifar Skoðun Munu Ísraelsmenn sprengja bifreið páfa í loft upp? Einar Baldvin Árnason skrifar Skoðun Að skapa framtíð úr fortíð Anna Hildur Hildibrandsdóttir skrifar Skoðun Tími til umbóta í byggingareftirliti Sigurður Ingi Jóhannsson skrifar Skoðun Stærð er ekki mæld í sentimetrum Sigmar Guðmundsson skrifar Skoðun Áður en íslenskan leysist upp Gamithra Marga skrifar Skoðun Lögfræðingurinn sem gleymdi tilgangi laga Sigríður Svanborgardóttir skrifar Skoðun Þétting byggðar – nokkur mistök gjaldfella ekki stefnuna Samúel Torfi Pétursson skrifar Skoðun Breyta lífum til hins betra eða dvelja áfram í hýðum síns vetra? Tómas Ellert Tómasson skrifar Skoðun Hverjum þjónar nýsköpunin? Halldóra Mogensen skrifar Skoðun Heilbrigðisráðherra og stjórn VIRK hafa brugðist okkur Eden Frost Kjartansbur skrifar Skoðun Þegar ríkið fer á sjóinn Svanur Guðmundsson skrifar Skoðun Íbúðarhúsnæði sem heimili fólks Kristján Þórður Snæbjarnarson skrifar Skoðun Íslenskumælandi hjúkrunarfræðingar Guðbjörg Pálsdóttir skrifar Skoðun Heilbrigðisstarfsfólk eru ekki skotmörk Elísabet Herdísar Brynjarsdóttir,Hildur Harðardóttir,Tryggvi Egilsson,Sunna Snædal,Yousef Tamimi,Örvar Gunnarsson skrifar Skoðun Leiðrétting veiðigjalda og varðstaðan um sérhagsmuni Árni Rúnar Þorvaldsson skrifar Skoðun Þjóðminjasafn án fornleifafræðinga Snædís Sunna Thorlacius,Ingibjörg Áskelsdóttir skrifar Skoðun Opið bréf til stjórnmálafólks um málefni Palestínu og Ísraels Hjálmtýr Heiðdal 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.
Eru forsætisráðherra og ríkisstjórn hrædd við vilja fólksins; lýðræðið? Ole Anton Bieltvedt Skoðun
Hagnaðurinn sem við afsölum okkur: Af hverju salan á Íslandsbanka er samfélagslegt glapræði Karl Héðinn Kristjánsson Skoðun
Skoðun Eru forsætisráðherra og ríkisstjórn hrædd við vilja fólksins; lýðræðið? Ole Anton Bieltvedt skrifar
Skoðun Hagnaðurinn sem við afsölum okkur: Af hverju salan á Íslandsbanka er samfélagslegt glapræði Karl Héðinn Kristjánsson skrifar
Skoðun Breyta lífum til hins betra eða dvelja áfram í hýðum síns vetra? Tómas Ellert Tómasson skrifar
Skoðun Heilbrigðisstarfsfólk eru ekki skotmörk Elísabet Herdísar Brynjarsdóttir,Hildur Harðardóttir,Tryggvi Egilsson,Sunna Snædal,Yousef Tamimi,Örvar Gunnarsson skrifar
Eru forsætisráðherra og ríkisstjórn hrædd við vilja fólksins; lýðræðið? Ole Anton Bieltvedt Skoðun
Hagnaðurinn sem við afsölum okkur: Af hverju salan á Íslandsbanka er samfélagslegt glapræði Karl Héðinn Kristjánsson Skoðun