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 Missum ekki af orkuskiptalestinni Tómas Þór Þórðarson Skoðun Fimm ástæður fyrir að vextirnir eru á réttri leið Konráð S. Guðjónsson Skoðun Er rökvilla að ganga? Tómas Ellert Tómasson Skoðun Ert þú með geðsjúkdóm? Mjög líklega... Gísli Hvanndal Jakobsson Skoðun Heimurinn er galopinn frá Norðurlandi eystra Sæunn Gísladóttir Skoðun „Hvenær var þetta samtal við þjóðina tekið?“ spurði garðyrkjubóndinn Halla Hrund Logadóttir Skoðun Við þekkjum öll einn alkóhólista - hættum að stinga höfðinu í sandinn Bryndís Rós Morrison Skoðun Sérhagsmunagæsla Sjálfstæðisflokks, Framsóknar, VG og Miðflokks dæmd ólögleg Hanna Katrín Friðriksson Skoðun Vinnum gullið án klósettpappírs Ásmundur Einar Daðason Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn vill afnema skyldu til jafnlaunavottunar! Diljá Mist Einarsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Austurland í gíslingu..? Eiður Ragnarsson skrifar Skoðun Rís upp unga Ísland! Ingólfur Sverrisson skrifar Skoðun Kennarar á krossgötum Karen Dögg Úlfarsdóttir Braun skrifar Skoðun Viljum við góð lífsgæði á Íslandi? Ingibergur Valgarðsson skrifar Skoðun Hvar eru frambjóðendurnir? Jóhann G. Þórarinsson skrifar Skoðun Sterkara flutningskerfi tryggir öruggara rafmagn fyrir heimili og atvinnulíf Fida Abu Libdeh skrifar Skoðun Heima er best? Thelma Rut Haukdal Magnúsdóttir skrifar Skoðun Heimurinn er galopinn frá Norðurlandi eystra Sæunn Gísladóttir skrifar Skoðun Er rökvilla að ganga? Tómas Ellert Tómasson skrifar Skoðun Fimm ástæður fyrir að vextirnir eru á réttri leið Konráð S. Guðjónsson skrifar Skoðun Forðast að tala um meginstefnuna Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Missum ekki af orkuskiptalestinni Tómas Þór Þórðarson skrifar Skoðun Sérhagsmunagæsla Sjálfstæðisflokks, Framsóknar, VG og Miðflokks dæmd ólögleg Hanna Katrín Friðriksson skrifar Skoðun Umbreyting á einni nóttu – Þegar öryrki verður að ellilífeyrisþega Guðmundur Ingi Kristinsson skrifar Skoðun Flokkur fólksins er tilbúinn í ríkisstjórn! Lilja Rafney Magnúsdóttir skrifar Skoðun Vegurinn heim María Rut Kristinsdóttir skrifar Skoðun Vinnum gullið án klósettpappírs Ásmundur Einar Daðason skrifar Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn vill afnema skyldu til jafnlaunavottunar! Diljá Mist Einarsdóttir skrifar Skoðun Stjórnskipunar- og eftirlitsnefnd á ekki að vera leikhús Hildur Sverrisdóttir skrifar Skoðun Lítið að frétta í lífi án frétta á landsbyggðunum Skúli Bragi Geirdal skrifar Skoðun Við þekkjum öll einn alkóhólista - hættum að stinga höfðinu í sandinn Bryndís Rós Morrison skrifar Skoðun Mikilvægi samfélagslöggæslu Hafdís Hrönn Hafsteinsdóttir skrifar Skoðun Betra heilbrigðiskerfi fyrir konur Ingibjörg Þóra Haraldsdóttir skrifar Skoðun KVISS BANG! - mætti lausnin sem bjargaði Svíum nýtast okkur ? Jakob Frímann Magnússon skrifar Skoðun Kennaramenntun án afkomuótta: Lykill að sterkari samfélögum Kristín Dýrfjörð skrifar Skoðun Náttúruminjasafn Íslands – klárum verkefnið Hilmar J. Malmquist skrifar Skoðun Inngilding erlends starfsfólks á íslenskum vinnumarkaði Ingunn Björk Vilhjálmsdóttir skrifar Skoðun Að eta útsæði Sigríiður Á. Andersen skrifar Skoðun Kjósum kratana í þágu dýravelferðar Árni Stefán Árnason skrifar Skoðun Þegar dýrt verður allt í einu of dýrt Trausti Hjálmarsson 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.
Sérhagsmunagæsla Sjálfstæðisflokks, Framsóknar, VG og Miðflokks dæmd ólögleg Hanna Katrín Friðriksson Skoðun
Skoðun Sterkara flutningskerfi tryggir öruggara rafmagn fyrir heimili og atvinnulíf Fida Abu Libdeh skrifar
Skoðun Sérhagsmunagæsla Sjálfstæðisflokks, Framsóknar, VG og Miðflokks dæmd ólögleg Hanna Katrín Friðriksson skrifar
Skoðun Umbreyting á einni nóttu – Þegar öryrki verður að ellilífeyrisþega Guðmundur Ingi Kristinsson skrifar
Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn vill afnema skyldu til jafnlaunavottunar! Diljá Mist Einarsdóttir skrifar
Skoðun Við þekkjum öll einn alkóhólista - hættum að stinga höfðinu í sandinn Bryndís Rós Morrison skrifar
Skoðun Inngilding erlends starfsfólks á íslenskum vinnumarkaði Ingunn Björk Vilhjálmsdóttir skrifar
Sérhagsmunagæsla Sjálfstæðisflokks, Framsóknar, VG og Miðflokks dæmd ólögleg Hanna Katrín Friðriksson Skoðun