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 Braggablús Ölmu Eyþór Kristleifsson Skoðun Kosningabaráttan er kostuð af þér Ragnar Sigurður Kristjánsson Skoðun Heilbrigðiskerfi framtíðarinnar Victor Guðmundsson Skoðun Helvítis Píratarnir Unnar Þór Sæmundsson Skoðun Af hverju ætti ég að standa með kennurum? Stefán Birgir Jóhannesson Skoðun Ráðherrann Gísli Hvanndal Jakobsson Skoðun Er „woke-ismi“ genginn of langt? Tanja Mjöll Ísfjörð Magnúsdóttir Skoðun Dýrkeypt jólagjöf Áslaug Arna Sigurbjörnsdóttir Skoðun Sálfræðiþjónusta: Ég var heppinn að pabbi hafi greinst með krabbamein Davíð Brynjar Sigurjónsson Skoðun Reikningskúnstir Ragnars Þórs Björn Leví Gunnarsson Skoðun Skoðun Skoðun Hugsi eftir íbúafund gærdagsins Jón Hjörleifur Stefánsson skrifar Skoðun Framtíðin er í húfi Ásmundur Einar Daðason skrifar Skoðun Drodzy Polacy Jóhann Karl Sigurðsson skrifar Skoðun Fáránleg fjármálastjórn Sigurður Oddsson skrifar Skoðun Fyrirsjáanleiki fyrir ferðaþjónustuna Hanna Katrín Friðriksson skrifar Skoðun Sjávarútvegurinn - Unga fólkið er framtíðin Arnar Jónsson,Hreinn Pétursson skrifar Skoðun Hver verða lykilgildin í næsta stjórnarsáttmála? Gunnar Hersveinn skrifar Skoðun Ungt fólk í Hafnarfirði stendur með Rósu Guðbjartsdóttur Hópur ungs fólks í Hafnarfirði skrifar Skoðun Kjósum frið Guttormur Þorsteinsson skrifar Skoðun Af hverju kýs ég frjálslyndi og frelsi? Thelma Rut Haukdal Magnúsdóttir skrifar Skoðun Píratar, frumkvöðlar í íslenskum stjórnmálum Helga Völundardóttir skrifar Skoðun Lilja lofar öllu fögru Björn B Björnsson skrifar Skoðun Siðlaus einkavæðing gegn almannahagsmunum Finnbjörn A. Hermannsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar Skoðun Reikningskúnstir Ragnars Þórs Björn Leví Gunnarsson skrifar Skoðun Sögulegt tækifæri Logi Einarsson,Eydís Ásbjörnsdóttir,Sæunn Gísladóttir,Sindri S. Kristjánsson skrifar Skoðun X í C fyrir framtíð á Íslandi Lovísa Oktovía Eyvindsdóttir skrifar Skoðun Kosið um stefnu Axel Jón Ellenarson skrifar Skoðun Byggjum og náum niður vöxtum og verðbólgu Eyjólfur Ármannsson skrifar Skoðun Ríkisstjórnir síðustu ára hafa vanrækt barnamál Lúðvík Júlíusson skrifar Skoðun Opnum fjöldahjálparstöð! Aðalheiður Jónsdóttir skrifar Skoðun Öflug garðyrkja – lykill að matvælaöryggi og grænni framtíð Guðrún Hafsteinsdóttir,Vilhjálmur Árnason skrifar Skoðun Vinnum gullið, stór áfangi inn í bjarta framtíð íþrótta á Íslandi Vésteinn Hafsteinsson skrifar Skoðun HSU réttir upp hönd í aðdraganda Alþingiskosninga Díana Óskarsdóttir skrifar Skoðun Sagnaarfur Biblíunnar – Umhverfisvernd og syndaflóð Sigurvin Lárus Jónsson skrifar Skoðun Nei þeir mega það ekki! Helga Dögg Sverrisdóttir skrifar Skoðun Höldum rónni og höldum áfram Hildur Sverrisdóttir skrifar Skoðun Raunveruleiki vændis Drífa Snædal skrifar Skoðun Tryggjum breytingar í málefnum eldri borgara Alma D. Möller skrifar Skoðun Af hverju ætti ég að standa með kennurum? Stefán Birgir Jóhannesson skrifar Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn stendur með landsbyggðinni Hildur Sólveig Sigurðardóttir 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.
Sálfræðiþjónusta: Ég var heppinn að pabbi hafi greinst með krabbamein Davíð Brynjar Sigurjónsson Skoðun
Skoðun Ungt fólk í Hafnarfirði stendur með Rósu Guðbjartsdóttur Hópur ungs fólks í Hafnarfirði skrifar
Skoðun Siðlaus einkavæðing gegn almannahagsmunum Finnbjörn A. Hermannsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar
Skoðun Sögulegt tækifæri Logi Einarsson,Eydís Ásbjörnsdóttir,Sæunn Gísladóttir,Sindri S. Kristjánsson skrifar
Skoðun Öflug garðyrkja – lykill að matvælaöryggi og grænni framtíð Guðrún Hafsteinsdóttir,Vilhjálmur Árnason skrifar
Skoðun Vinnum gullið, stór áfangi inn í bjarta framtíð íþrótta á Íslandi Vésteinn Hafsteinsson skrifar
Sálfræðiþjónusta: Ég var heppinn að pabbi hafi greinst með krabbamein Davíð Brynjar Sigurjónsson Skoðun