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 Bönnum íþróttamót barna fyrir kl. 10 um helgar Diljá Mist Einarsdóttir Skoðun Eru landeigendur við Þjórsá huldufólk? Þorgerður María Þorbjarnardóttir Skoðun Eignarhaldsfélag Ingu og hirðin hennar Davíð Bergmann Skoðun Áskorun til Handknattleikssambands Íslands: Ekki keppa við lið Ísraels um sæti í Evrópumóti kvenna í handbolta í apríl 2025 Hjálmtýr Heiðdal Skoðun Slökkvistarfið Eiríkur Hjálmarsson Skoðun Fæðuöryggi þjóðar, sláum í klárinn, togum í tauminn Helgi Eyleifur Þorvaldsson Skoðun Hvatning til heilbrigðisráðherra Halla Þorvaldsdóttir Skoðun Svar við greininni „Lífsstílslæknar og samsæriskenningar um mettaða fitu“ Hópur lækna Skoðun Verðmætasköpun með hugvitið að vopni Ingvar Hjálmarsson Skoðun Agaleysi í íslenskum skólum - Kennarar þurfa valdið til baka Sigrún Ólöf Ingólfsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Er húmanismi komin úr tísku? Reynir Böðvarsson skrifar Skoðun Eru landeigendur við Þjórsá huldufólk? Þorgerður María Þorbjarnardóttir skrifar Skoðun Við þurfum þjóðarstefnu Magnea Gná Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Áskorun til Handknattleikssambands Íslands: Ekki keppa við lið Ísraels um sæti í Evrópumóti kvenna í handbolta í apríl 2025 Hjálmtýr Heiðdal skrifar Skoðun Fögnum umræðunni um skólamál Hjördís B. Gestsdóttir skrifar Skoðun Ný ríkisstjórn, traust og athygli Guðmundur F. Magnússon skrifar Skoðun Verðmætasköpun með hugvitið að vopni Ingvar Hjálmarsson skrifar Skoðun Fæðuöryggi þjóðar, sláum í klárinn, togum í tauminn Helgi Eyleifur Þorvaldsson skrifar Skoðun Slökkvistarfið Eiríkur Hjálmarsson skrifar Skoðun Hvatning til heilbrigðisráðherra Halla Þorvaldsdóttir skrifar Skoðun Bönnum íþróttamót barna fyrir kl. 10 um helgar Diljá Mist Einarsdóttir skrifar Skoðun Samtrygging verkalýðshreyfingar og samtaka atvinnulífsins í eftirlaunasjóðum launafólks Kári Jónsson skrifar Skoðun Húsnæði er forsenda bata Heiða Björg Hilmisdóttir skrifar Skoðun Eignarhaldsfélag Ingu og hirðin hennar Davíð Bergmann skrifar Skoðun Í skugga misvægis atkvæðanna Örn Sigurðsson skrifar Skoðun Spurningar og svör um Evrópumál Jón Baldvin Hannibalsson skrifar Skoðun Skýr sýn og metnaður Hákon Stefánsson skrifar Skoðun Er samþykki barna túlkunaratriði? Ólöf Tara Harðardóttir skrifar Skoðun Allir geta drukknað en enginn þarf að drukkna Hildur Vattnes Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Agaleysi í íslenskum skólum - Kennarar þurfa valdið til baka Sigrún Ólöf Ingólfsdóttir skrifar Skoðun Svar við greininni „Lífsstílslæknar og samsæriskenningar um mettaða fitu“ Hópur lækna skrifar Skoðun Fjórar leiðir til að verða besta útgáfan af þér Sanna Magdalena Mörtudóttir skrifar Skoðun Ferðalag sálna Matthildur Björnsdóttir skrifar Skoðun Ekkert samráð – ekkert traust Björg Eva Erlendsdóttir skrifar Skoðun Viðreisn, Sjálfstæðisflokkurinn og fátæka fólkið Yngvi Ómar Sighvatsson ,Jón Ferdínand Estherarson skrifar Skoðun Að vera með BRCA-stökkbreytingu Brynja Rún Sævarsdóttir skrifar Skoðun Opið bréf til foreldra í Stakkaborg Jónína Einarsdóttir skrifar Skoðun Rammaáætlun og Hvammsvirkjun: Heimilt en ekki skylt Mörður Árnason skrifar Skoðun Hvernig þjóð viljum við vera? Sigrún Lilja Guðbjörnsdóttir skrifar Skoðun Meiri rökræður, minni áróður: Borgaraþing fyrir þjóðaratkvæðagreiðslu um ESB-aðild Valgerður Björk Pálsdóttir 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.
Áskorun til Handknattleikssambands Íslands: Ekki keppa við lið Ísraels um sæti í Evrópumóti kvenna í handbolta í apríl 2025 Hjálmtýr Heiðdal Skoðun
Skoðun Áskorun til Handknattleikssambands Íslands: Ekki keppa við lið Ísraels um sæti í Evrópumóti kvenna í handbolta í apríl 2025 Hjálmtýr Heiðdal skrifar
Skoðun Samtrygging verkalýðshreyfingar og samtaka atvinnulífsins í eftirlaunasjóðum launafólks Kári Jónsson skrifar
Skoðun Agaleysi í íslenskum skólum - Kennarar þurfa valdið til baka Sigrún Ólöf Ingólfsdóttir skrifar
Skoðun Svar við greininni „Lífsstílslæknar og samsæriskenningar um mettaða fitu“ Hópur lækna skrifar
Skoðun Viðreisn, Sjálfstæðisflokkurinn og fátæka fólkið Yngvi Ómar Sighvatsson ,Jón Ferdínand Estherarson skrifar
Skoðun Meiri rökræður, minni áróður: Borgaraþing fyrir þjóðaratkvæðagreiðslu um ESB-aðild Valgerður Björk Pálsdóttir skrifar
Áskorun til Handknattleikssambands Íslands: Ekki keppa við lið Ísraels um sæti í Evrópumóti kvenna í handbolta í apríl 2025 Hjálmtýr Heiðdal Skoðun