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 Ert þú þessi hálfviti? Guðrún Tinna Ólafsdóttir Skoðun Verð gæti stórlækkað á Íslandi Gauti B. Eggertsson Skoðun Nemendur okkar eiga meira skilið en tölu Fiona Oliver,Yrsa Rós Brynjudóttir Skoðun Enn einn landsbyggðarskatturinn á íbúa Austurlands Dagmar Ýr Stefánsdóttir,Kristín Dröfn Halldórsdóttir Skoðun Þegar reikniformúla verður að ráðningarþaki sjúkraliða Sandra B. Franks Skoðun „Noregur hefur aðildarviðræður við Evrópusambandið“ Gunnar H. Garðarsson Skoðun Lygar um þjóðaratkvæðagreiðsluna 29. ágúst og aðildarviðræður við Evrópusambandið Kristín Vala Ragnarsdóttir Skoðun 66 milljónir verða að 477 milljónum! Runólfur Ágústsson Skoðun Segjum JÁ til að styrkja frelsi okkar og fullveldi Þorkell Helgason Skoðun Fatlaðir henda hækjum og blindir fá sýn núna Aðalsteinn Júlíus Magnússon Skoðun Skoðun Skoðun Verð gæti stórlækkað á Íslandi Gauti B. Eggertsson skrifar Skoðun ESB: Hvað kostar að vera utangarðs? Innviðir, tæknilegt samstarf og varnarmál Sigurður Emil Pálsson skrifar Skoðun Gigtin sést ekki alltaf – en hún getur breytt öllu Hrönn Stefánsdóttir skrifar Skoðun Hversu miklar umferðartafir má bjóða þér með skólaárinu? Valur Elli Valsson skrifar Skoðun Atvinnuviðtal hjá ESB? Brynjar Níelsson skrifar Skoðun Kvalajárn Rósa Líf Darradóttir skrifar Skoðun Að kaupa atkvæði þjóðar Yngvi Ómar Sigrúnarson skrifar Skoðun Framtíðin, björt eða svört? Ólafur Hannesson skrifar Skoðun Ert þú þessi hálfviti? Guðrún Tinna Ólafsdóttir skrifar Skoðun Þegar reikniformúla verður að ráðningarþaki sjúkraliða Sandra B. Franks skrifar Skoðun Af hverju eru íslenskir sprotar skráðir í Delaware? Egill Almar Ágústsson skrifar Skoðun Járn í járn Atli Sævar Guðmundsson skrifar Skoðun Krónan er ventillinn sem heldur aftur af íslensku atvinnulífi Óðinn Freyr Baldursson skrifar Skoðun ESB margfaldar áhrif smáríkja: Dæmi frá Kýpur Dominic Scott skrifar Skoðun Segjum JÁ til að styrkja frelsi okkar og fullveldi Þorkell Helgason skrifar Skoðun Nemendur okkar eiga meira skilið en tölu Fiona Oliver,Yrsa Rós Brynjudóttir skrifar Skoðun Enn einn landsbyggðarskatturinn á íbúa Austurlands Dagmar Ýr Stefánsdóttir,Kristín Dröfn Halldórsdóttir skrifar Skoðun Hver borgar þegar borgin sparar? Kári Sigurðsson skrifar Skoðun Fjölbreyttar þarfir kalla á fjölbreytta fagþekkingu Ulrike Schubert skrifar Skoðun Fatlaðir henda hækjum og blindir fá sýn núna Aðalsteinn Júlíus Magnússon skrifar Skoðun Grand Fenwick við Faxaflóa Júlíus Valsson skrifar Skoðun 66 milljónir verða að 477 milljónum! Runólfur Ágústsson skrifar Skoðun Getur bætt efnahagsumhverfið skilað íslenskri fjölskyldu 5–8 milljóna á ári? Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar Skoðun Níu atriði til umhugsunar vegna þjóðaratkvæðagreiðslunnar Rúnar Vilhjálmsson skrifar Skoðun Ríkisstjórn sem vandar sig ekki veldur skaða Ágúst Elvar Bjarnason skrifar Skoðun Framtíðarsýn um réttlæti og stöðugleika Sandra Sigurðardóttir skrifar Skoðun Á eigin skinni Gauti Kristmannsson skrifar Skoðun Nú á þjóðin leik – já til að sjá 29. ágúst Árni Rúnar Þorvaldsson skrifar Skoðun Loksins sameinuð! Martha Árnadóttir skrifar Skoðun Næsta stafræna gjá Íslands er þegar að myndast Stefán Atli Rúnarsson 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.
Enn einn landsbyggðarskatturinn á íbúa Austurlands Dagmar Ýr Stefánsdóttir,Kristín Dröfn Halldórsdóttir Skoðun
Lygar um þjóðaratkvæðagreiðsluna 29. ágúst og aðildarviðræður við Evrópusambandið Kristín Vala Ragnarsdóttir Skoðun
Skoðun ESB: Hvað kostar að vera utangarðs? Innviðir, tæknilegt samstarf og varnarmál Sigurður Emil Pálsson skrifar
Skoðun Krónan er ventillinn sem heldur aftur af íslensku atvinnulífi Óðinn Freyr Baldursson skrifar
Skoðun Enn einn landsbyggðarskatturinn á íbúa Austurlands Dagmar Ýr Stefánsdóttir,Kristín Dröfn Halldórsdóttir skrifar
Skoðun Getur bætt efnahagsumhverfið skilað íslenskri fjölskyldu 5–8 milljóna á ári? Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar
Enn einn landsbyggðarskatturinn á íbúa Austurlands Dagmar Ýr Stefánsdóttir,Kristín Dröfn Halldórsdóttir Skoðun
Lygar um þjóðaratkvæðagreiðsluna 29. ágúst og aðildarviðræður við Evrópusambandið Kristín Vala Ragnarsdóttir Skoðun