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 Siðlaust en fullkomlega löglegt Jónas Yngvi Ásgrímsson Skoðun Við erum að missa klefann Arnar Ingi Ingason Skoðun Stóra sameiginlega sýnin um betra borgarsvæði – og Suðurlandsbraut Arnar Þór Ingólfsson Skoðun Flugvélar hinna fordæmdu Óskar Guðmundsson Skoðun Milljarðasóun í boði andvaraleysis – Illa farið með almannafé og fólk Davíð Bergmann Skoðun Krúnuleikar Trumps konungs Kristinn Hrafnsson Skoðun Samfylking og Reykjavík til sigurs Pétur Marteinsson Skoðun Dóra Björt er ljúfur nagli Eydís Sara Óskarsdóttir Skoðun Hugmyndin fyrir brandara – hakakró! Maciej Szott Skoðun Loftslagsáhætta er öryggismál Jóhann Páll Jóhannsson,Johan Rockström Skoðun Skoðun Skoðun Hvar er unga jafnaðarfólkið í Ráðhúsinu? Kristín Soffía Jónsdóttir skrifar Skoðun Fjárfestum í farsælli framtíð Líf Lárusdóttir skrifar Skoðun Krúnuleikar Trumps konungs Kristinn Hrafnsson skrifar Skoðun Stuðningur við lista- og menningarstarf í höfuðborginni Magnea Marinósdóttir skrifar Skoðun Loðnuveiðar og stærð þorskstofna Guðmundur J. Óskarsson,Jónas P. Jónasson skrifar Skoðun Börn með fjölþættan vanda - hver ber ábyrgð og hvað er til ráða? Haraldur L. Haraldsson,Regína Ásvaldsdóttir,Þ:orbjörg Helga Vigfúsdóttir skrifar Skoðun Flugvélar hinna fordæmdu Óskar Guðmundsson skrifar Skoðun Siðlaust en fullkomlega löglegt Jónas Yngvi Ásgrímsson skrifar Skoðun Endurræsum fyrir börnin okkar og kennarana Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Samfylking og Reykjavík til sigurs Pétur Marteinsson skrifar Skoðun Hugmyndin fyrir brandara – hakakró! Maciej Szott skrifar Skoðun Markmið fyrir iðnað, innantóm orð fyrir náttúru Elvar Örn Friðriksson skrifar Skoðun Dóra Björt er ljúfur nagli Eydís Sara Óskarsdóttir skrifar Skoðun Milljarðasóun í boði andvaraleysis – Illa farið með almannafé og fólk Davíð Bergmann skrifar Skoðun Steinunn GG hefur það sem mestu skiptir Sverrir Þórisson skrifar Skoðun Við erum að missa klefann Arnar Ingi Ingason skrifar Skoðun Framtíð íslenskunnar í alþjóðlegan heimi Alaina Bush skrifar Skoðun Stóra sameiginlega sýnin um betra borgarsvæði – og Suðurlandsbraut Arnar Þór Ingólfsson skrifar Skoðun 4% – varúðarviðmið sem byggist á vísindum Lísa Anne Libungan skrifar Skoðun Tölum Breiðholtið upp Valný Óttarsdóttir skrifar Skoðun Að leiðast er ekki alltaf leiðinlegt Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Loftslagsáhætta er öryggismál Jóhann Páll Jóhannsson,Johan Rockström skrifar Skoðun Borgin sem við byggjum er fjölbreytt borg Heiða Björg Hilmisdóttir skrifar Skoðun Hversdagurinn er ævintýri Skúli S. Ólafsson skrifar Skoðun Lærdómur frá Grænlandi um fæðuöryggi Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Staðan á húsnæðismarkaði orsök fátæktar einstaklinga og fjölskyldna – Hugmynd að lausn við bráðavanda Magnea Marinósdóttir skrifar Skoðun Ísland–Kanada Steinunn Ólína Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Jákvæð þróun í leikskólamálum Skúli Helgason skrifar Skoðun Eru fjáröflunarherferðir KÍ, Mottumars og Bleika slaufan, siðferðilega réttlætanlegar? Einar Páll Svavarsson skrifar Skoðun Einn deilibíll kemur í stað 16 einkabíla Kristín Hrefna Halldórsdóttir 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 Börn með fjölþættan vanda - hver ber ábyrgð og hvað er til ráða? Haraldur L. Haraldsson,Regína Ásvaldsdóttir,Þ:orbjörg Helga Vigfúsdóttir skrifar
Skoðun Milljarðasóun í boði andvaraleysis – Illa farið með almannafé og fólk Davíð Bergmann skrifar
Skoðun Stóra sameiginlega sýnin um betra borgarsvæði – og Suðurlandsbraut Arnar Þór Ingólfsson skrifar
Skoðun Staðan á húsnæðismarkaði orsök fátæktar einstaklinga og fjölskyldna – Hugmynd að lausn við bráðavanda Magnea Marinósdóttir skrifar
Skoðun Eru fjáröflunarherferðir KÍ, Mottumars og Bleika slaufan, siðferðilega réttlætanlegar? Einar Páll Svavarsson skrifar