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 Stórslys á Suðurlandsbraut Lárus Bl. Sigurðsson Skoðun Rót stjórnlausa bruðlsins hjá ríki og borg Guðröður Atli Jónsson Skoðun Stærsti foss jarðar er á landgrunni Íslands Júlíus Valsson Skoðun Hótanir? Eða hvað? Unnar Þór Sæmundsson Skoðun Það hefði verið hægt að koma í veg fyrir hækkun skrásetningargjaldsins, Röskva gerði það tvisvar Katla Ólafsdóttir,Vignir Berg Pálsson Skoðun Þegar lögbundin þjónusta bíður en milljarðar fara í „chillout“ Björg Maggý Pétursdóttir Skoðun Herferð Heimildarinnar gegn Miðflokknum Breki Atlason Skoðun Ég vil ekki kosningar um mögulega ESB umsókn í haust Gunnar Ármannsson Skoðun Kennsluafsláttur framhaldsskólakennara – Er það eitthvað sem má skoða? Guðmundur Grétar Karlsson Skoðun Mannhvelið: þar sem drengir verða karlmenn Skúli Bragi Geirdal Skoðun Skoðun Skoðun …og ég vil að þjóðin segi sitt álit Helga Vala Helgadóttir skrifar Skoðun Þegar lögbundin þjónusta bíður en milljarðar fara í „chillout“ Björg Maggý Pétursdóttir skrifar Skoðun Það sem skiptir máli Jens Garðar Helgason skrifar Skoðun Stóra Hringbrautarmálið Halldór Auðar Svansson skrifar Skoðun Bætum heimaþjónustu aldraðra Margrét Björk Ólafsdóttir skrifar Skoðun Hvað þýða hraðar breytingar í gervigreind fyrir íslenskt viðskiptalíf? Gísli Rafn Ólafsson skrifar Skoðun Stærsti foss jarðar er á landgrunni Íslands Júlíus Valsson skrifar Skoðun Mannhvelið: þar sem drengir verða karlmenn Skúli Bragi Geirdal skrifar Skoðun Læsi er grunnur alls náms, við getum gert betur Björn Guðmundsson skrifar Skoðun Kosning um staðsetningu kláfs á Ísafirði? Ólafur Guðsteinn Kristjánsson skrifar Skoðun Það er ekki allt í góðu í orkumálum í Svíþjóð Gunnar Einarsson skrifar Skoðun Óþarfa „sannleiksleit“ Valdimar Guðjónsson skrifar Skoðun Um Fjarðarheiðargöng og samgönguáætlun Þórhallur Borgarson skrifar Skoðun Það hefði verið hægt að koma í veg fyrir hækkun skrásetningargjaldsins, Röskva gerði það tvisvar Katla Ólafsdóttir,Vignir Berg Pálsson skrifar Skoðun Ísland í eigin skinni Rósa Líf Darradóttir skrifar Skoðun Stórt félag - lítil aðstaða Bjarni Helgason skrifar Skoðun Kennsluafsláttur framhaldsskólakennara – Er það eitthvað sem má skoða? Guðmundur Grétar Karlsson skrifar Skoðun Kópavogur tekur forystu í menningarmálum Soffía Karlsdóttir skrifar Skoðun Hótanir? Eða hvað? Unnar Þór Sæmundsson skrifar Skoðun Svíar lækka matarskatt – Norðmenn ræða – en hvað með Ísland? Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Rót stjórnlausa bruðlsins hjá ríki og borg Guðröður Atli Jónsson skrifar Skoðun Sérlausnir – ekki undanþágur Andrés Pétursson skrifar Skoðun Ég vil ekki kosningar um mögulega ESB umsókn í haust Gunnar Ármannsson skrifar Skoðun Fjarnámið byggir brýr Ólína Kjerúlf Þorvarðardóttir skrifar Skoðun Vanmetin lykilfærni stjórnenda Ragnheiður Björgvinsdóttir skrifar Skoðun Hverjum á ég að trúa um ESB? Ólafur Hauksson skrifar Skoðun Reykjavík á að virka – borg sem þjóni fólkinu Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Danir kjósa um hag barna. Ættum við ekki að gera það líka? Elín Anna Baldursdóttir skrifar Skoðun Stórslys á Suðurlandsbraut Lárus Bl. Sigurðsson skrifar Skoðun Má bjóða þér að fara eftir lögum? Hnikarr Bjarmi Franklínsson 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.
Það hefði verið hægt að koma í veg fyrir hækkun skrásetningargjaldsins, Röskva gerði það tvisvar Katla Ólafsdóttir,Vignir Berg Pálsson Skoðun
Kennsluafsláttur framhaldsskólakennara – Er það eitthvað sem má skoða? Guðmundur Grétar Karlsson Skoðun
Skoðun Þegar lögbundin þjónusta bíður en milljarðar fara í „chillout“ Björg Maggý Pétursdóttir skrifar
Skoðun Hvað þýða hraðar breytingar í gervigreind fyrir íslenskt viðskiptalíf? Gísli Rafn Ólafsson skrifar
Skoðun Það hefði verið hægt að koma í veg fyrir hækkun skrásetningargjaldsins, Röskva gerði það tvisvar Katla Ólafsdóttir,Vignir Berg Pálsson skrifar
Skoðun Kennsluafsláttur framhaldsskólakennara – Er það eitthvað sem má skoða? Guðmundur Grétar Karlsson skrifar
Það hefði verið hægt að koma í veg fyrir hækkun skrásetningargjaldsins, Röskva gerði það tvisvar Katla Ólafsdóttir,Vignir Berg Pálsson Skoðun
Kennsluafsláttur framhaldsskólakennara – Er það eitthvað sem má skoða? Guðmundur Grétar Karlsson Skoðun