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 Þú þarft líklega ekki að taka símann og hleðslutækið úr svefnherberginu Ásdís Bergþórsdóttir Skoðun Klerkastjórnin í Íran að riða til falls: Hvers vegna þegja fjölmiðlar? Davíð Bergmann Skoðun Heimsendaspár sem eiga sér enga stoð í raunveruleikanum Elías Blöndal Guðjónsson Skoðun Pólitíska stríðið sem nærist á þér Þórdís Hólm Filipsdóttir Skoðun Týndu börnin Jón Ingi Hákonarson Skoðun Vesalingarnir í borginni Daði Freyr Ólafsson Skoðun Þögnin í áramótaávarpi forsætisráðherra Daði Freyr Ólafsson Skoðun Ráðsmaðurinn, embættið og spurningin sem enginn vill spyrja Hilmar Kristinsson Skoðun Guðbjörg verður áfram gul Reynir Traustason Skoðun Að kveðja 2025 og mæta 2026 með mildi og forvitni Ingrid Kuhlman Skoðun Skoðun Skoðun Ráðsmaðurinn, embættið og spurningin sem enginn vill spyrja Hilmar Kristinsson skrifar Skoðun Áramótaheit þjóðarinnar: Tryggjum gæðamenntun! Guðjón Hreinn Hauksson skrifar Skoðun Týndu börnin Jón Ingi Hákonarson skrifar Skoðun Heimsendaspár sem eiga sér enga stoð í raunveruleikanum Elías Blöndal Guðjónsson skrifar Skoðun Pólitíska stríðið sem nærist á þér Þórdís Hólm Filipsdóttir skrifar Skoðun Vesalingarnir í borginni Daði Freyr Ólafsson skrifar Skoðun Klerkastjórnin í Íran að riða til falls: Hvers vegna þegja fjölmiðlar? Davíð Bergmann skrifar Skoðun Að kveðja 2025 og mæta 2026 með mildi og forvitni Ingrid Kuhlman skrifar Skoðun Þú þarft líklega ekki að taka símann og hleðslutækið úr svefnherberginu Ásdís Bergþórsdóttir skrifar Skoðun Á krossgötum Alexandra Briem skrifar Skoðun Þögnin í áramótaávarpi forsætisráðherra Daði Freyr Ólafsson skrifar Skoðun Borg á heimsmælikvarða! Skúli Helgason skrifar Skoðun Veiðiráðgjöf byggð á ágiskunum Sigurjón Þórðarson skrifar Skoðun Loftgæði mæld í Breiðholti - í fyrsta sinn í 12 ár Sara Björg Sigurðardóttir skrifar Skoðun Hvað tengir typpi og gullregn? Kristján Friðbertsson skrifar Skoðun Er áramótaheitið árið 2026 betri skjávenjur? Anna Laufey Stefánsdóttir skrifar Skoðun Hvar eiga krakkarnir að vera á nýju ári? Davíð Már Sigurðsson skrifar Skoðun Hinsegin Guðmundur Ingi Þóroddsson skrifar Skoðun Leiðtogi Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Sögulegt ár í borginni Skúli Helgason skrifar Skoðun Fimmtán algengar rangfærslur um loftslagsbreytingar – og hvað er rétt Eyþór Eðvarðsson skrifar Skoðun Öryggið á nefinu um áramótin Eyrún Jónsdóttir,Ágúst Mogensen skrifar Skoðun Þegar höggbylgjan skellur á Gísli Rafn Ólafsson skrifar Skoðun Hefur þú rétt fyrir þér? Svarið er já Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Markmiðin sem skipta máli Guðmundur Ari Sigurjónsson skrifar Skoðun Netverslun með áfengi og velferð barna okkar Ingibjörg Isaksen skrifar Skoðun Við gerum það sem við sögðumst ætla að gera Jóhann Páll Jóhannsson skrifar Skoðun Stingum af Einar Guðnason skrifar Skoðun Guðbjörg verður áfram gul Reynir Traustason skrifar Skoðun Kvennaár og hvað svo? Sigríður Ingibjörg Ingadóttir,Steinunn Bragadóttir 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.
Þú þarft líklega ekki að taka símann og hleðslutækið úr svefnherberginu Ásdís Bergþórsdóttir Skoðun
Skoðun Klerkastjórnin í Íran að riða til falls: Hvers vegna þegja fjölmiðlar? Davíð Bergmann skrifar
Skoðun Þú þarft líklega ekki að taka símann og hleðslutækið úr svefnherberginu Ásdís Bergþórsdóttir skrifar
Skoðun Fimmtán algengar rangfærslur um loftslagsbreytingar – og hvað er rétt Eyþór Eðvarðsson skrifar
Þú þarft líklega ekki að taka símann og hleðslutækið úr svefnherberginu Ásdís Bergþórsdóttir Skoðun