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 Grunnur að bjartri framtíð í Kópavogi Sigrún Bjarnadóttir Skoðun Öll börn eiga rétt á öryggi Arna Magnea Danks Skoðun Strætó, bílar, rafhjól og gangandi fólk Unnar Jónsson Skoðun Að kjósa af yfirvegun Morgan Bresko Skoðun Umhverfið er okkar mál - Gaman að plokka í Garðabæ Guðfinna Guðmundsdóttir Skoðun Hamfarir Hildar – seinni hluti Haraldur Freyr Gíslason Skoðun Urriðaholt svikið um almennilega sundlaug Laufey Gunnþórsdóttir Skoðun Nauðsynlegar umbætur í menntamálum Inga Sæland Skoðun Ást mín á íþróttum og silfurleysið í Peking Bjarni Fritzson Skoðun Börnin aftur í aftursætið? Heiðdís Geirsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Grunnur að bjartri framtíð í Kópavogi Sigrún Bjarnadóttir skrifar Skoðun Strætó, bílar, rafhjól og gangandi fólk Unnar Jónsson skrifar Skoðun Að kjósa af yfirvegun Morgan Bresko skrifar Skoðun Öll börn eiga rétt á öryggi Arna Magnea Danks skrifar Skoðun Umhverfið er okkar mál - Gaman að plokka í Garðabæ Guðfinna Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Samfélag fyrir sum börn - framtíðarsýn sveitarfélaga fyrir fötluð börn Harpa Júlíusdóttir skrifar Skoðun Nauðsynlegar umbætur í menntamálum Inga Sæland skrifar Skoðun Urriðaholt svikið um almennilega sundlaug Laufey Gunnþórsdóttir skrifar Skoðun Hver bað um þessa illsku við eignalausa? Guðmundur Hrafn Arngrímsson,Yngvi Ómar Sigrúnarson skrifar Skoðun Stöndum með skólasamfélaginu í Garðabæ! Harpa Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Fangelsi fyrir fjölskyldur - Ekki nota börn sem peð í pólitískri skák Alma Mjöll Ólafsdóttir skrifar Skoðun Ferilsskrá í stað fagurgala Vigdís Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Börnin aftur í aftursætið? Heiðdís Geirsdóttir skrifar Skoðun Innantóm loforð um hjúkrunarheimili Gunnsteinn R. Ómarsson,Berglind Friðrikisdóttir,Pálmi Þór Ásbergsson,Bryndís Sigurðardóttir skrifar Skoðun Ást mín á íþróttum og silfurleysið í Peking Bjarni Fritzson skrifar Skoðun Aukið aðgengi að áfengi? Lísbet Sigurðardóttir skrifar Skoðun Þegar loforð duga ekki: Leikskólakerfið í Kópavogsbæ Nína Berglind Sigurgeirsdóttir skrifar Skoðun Leðurblökur í ráðhúsinu Elías Blöndal Guðjónsson skrifar Skoðun Um kennaranám Ása Lind Finnbogadóttir skrifar Skoðun Reynsla Íslands á erindi við umheiminn Þorgerður Katrín Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Garðabær er lifandi samfélag með aðlaðandi umhverfi, menningu og mannlíf Stella Stefánsdóttir skrifar Skoðun Árleg óvissa um NPA samninga er óboðleg Rúnar Björn Herrera Þorkelsson,Þorbera Fjölnisdóttir skrifar Skoðun Frelsi felst í fleiri valkostum Haukur Logi Jóhannsson skrifar Skoðun Mismunum grunnskólabarna í sumarfrístundakerfi Reykjavíkurborgar Guðrún Sif Friðriksdóttir skrifar Skoðun Viljum við að fatlað fólk mennti sig? Þuríður Harpa Sigurðardóttir skrifar Skoðun Bið, endalaus bið Margrét Rós Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Kársnesið okkar á betra skilið Thelma Árnadóttir skrifar Skoðun Er íslenskan að missa pláss í eigin landi? Valerio Gargiulo skrifar Skoðun Fleiri talmeinafræðinga og biðlistana burt Tinna Steindórsdóttir skrifar Skoðun Verkakonuskattur leikskólakerfisins Sólveig Anna Jónsdóttir 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.
Skoðun Samfélag fyrir sum börn - framtíðarsýn sveitarfélaga fyrir fötluð börn Harpa Júlíusdóttir skrifar
Skoðun Hver bað um þessa illsku við eignalausa? Guðmundur Hrafn Arngrímsson,Yngvi Ómar Sigrúnarson skrifar
Skoðun Fangelsi fyrir fjölskyldur - Ekki nota börn sem peð í pólitískri skák Alma Mjöll Ólafsdóttir skrifar
Skoðun Innantóm loforð um hjúkrunarheimili Gunnsteinn R. Ómarsson,Berglind Friðrikisdóttir,Pálmi Þór Ásbergsson,Bryndís Sigurðardóttir skrifar
Skoðun Garðabær er lifandi samfélag með aðlaðandi umhverfi, menningu og mannlíf Stella Stefánsdóttir skrifar
Skoðun Árleg óvissa um NPA samninga er óboðleg Rúnar Björn Herrera Þorkelsson,Þorbera Fjölnisdóttir skrifar
Skoðun Mismunum grunnskólabarna í sumarfrístundakerfi Reykjavíkurborgar Guðrún Sif Friðriksdóttir skrifar