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 Hversu mikið af regluverki Evrópusambandsins hefur verið tekið upp í íslenskan rétt? Gunnar Ármannsson Skoðun Skilaboð til heimsins: Við megum vera vond við börn Jón Kalman Stefánsson Skoðun Hvers eiga íbúar efri byggða að gjalda? Helga Jónsdóttir Skoðun Það sést hvar Sjálfstæðisflokkurinn stjórnar Guðni Freyr Öfjörð Úlfarsson Skoðun Ekki vera sjálfsafgreiðslukassi! Þorsteinn Valdimarsson Skoðun Flotinn sem hvarf: Líflína Íslands undir erlendum fánum Sólrún H.G. Proppé Skoðun Þegar þjóð reis upp og mótmælti kröftuglega – en hvað gerðist svo? Hörður Torfason Skoðun Gamblað með göng og líf lögð undir Eyjólfur Þorkelsson Skoðun Að venja barn af bleyju Elín Erna Steinarsdóttir Skoðun Hvað er raunverulega hollt mataræði? Anna Lind Fells Skoðun Skoðun Skoðun Hvað er raunverulega hollt mataræði? Anna Lind Fells skrifar Skoðun Sykursýki 2 orðin að heimsfaraldri Anna Lind Fells skrifar Skoðun Áhættustjórnun í fiskeldi Otto Færovik skrifar Skoðun Gamblað með göng og líf lögð undir Eyjólfur Þorkelsson skrifar Skoðun Að venja barn af bleyju Elín Erna Steinarsdóttir skrifar Skoðun Jarðsagan og loftslagsbreytingar Brynhildur Magnúsdóttir skrifar Skoðun Skilaboð til heimsins: Við megum vera vond við börn Jón Kalman Stefánsson skrifar Skoðun Þegar þjóð reis upp og mótmælti kröftuglega – en hvað gerðist svo? Hörður Torfason skrifar Skoðun Heimilin og orkuskiptin í forgang á raforkumarkaði Dagný Halldórsdóttir,Tryggvi Felixson skrifar Skoðun Hversu mikið af regluverki Evrópusambandsins hefur verið tekið upp í íslenskan rétt? Gunnar Ármannsson skrifar Skoðun Verðtryggður Seðlabankastjóri Jón Frímann Jónsson skrifar Skoðun Óskað er eftir forystu í efnahagslegum þrengingum Rósa Björk Brynjólfsdóttir skrifar Skoðun Ekki vera sjálfsafgreiðslukassi! Þorsteinn Valdimarsson skrifar Skoðun Flotinn sem hvarf: Líflína Íslands undir erlendum fánum Sólrún H.G. Proppé skrifar Skoðun Hvers eiga íbúar efri byggða að gjalda? Helga Jónsdóttir skrifar Skoðun Viska og FÍN byggja óhagnaðardrifið húsnæði fyrir háskólamenntaða Brynhildur Heiðar- og Ómarsdóttir,Þorkell Heiðarsson skrifar Skoðun Af hverju óttast sumir og hafa andúð á flóttamönnum og innflytjendum? Tilgáta: Fólk óttast sig sjálft...... Gunnar Björgvinsson skrifar Skoðun Hver er stefna sveitarfélaga í menningar- og safnamálum? Dagrún Ósk Jónsdóttir skrifar Skoðun Menningarhús og framtíð safna í Skagafirði – um hvað snýst málið í raun? Berglind Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Hver er málsvari dýranna? Hrönn Ólína Jörundsdóttir skrifar Skoðun Það sést hvar Sjálfstæðisflokkurinn stjórnar Guðni Freyr Öfjörð Úlfarsson skrifar Skoðun Hefðu bændur riðið í bæinn til að mótmæla Borgarlínunni? Þórir Garðarsson skrifar Skoðun Forgangsröðun í öldrunarþjónustu Margrét Guðnadóttir skrifar Skoðun Af hverju skipta félagasamtök máli – og langtíma fjármögnunin öllu? Eva Rós Ólafsdóttir skrifar Skoðun Af hverju eiga Íslendingar að vera stikkfrí í eigin vörnum Arnór Sigurjónsson skrifar Skoðun Sjálfstæðisflokkur sem er ekki hægt að taka alvarlega Þórður Snær Júlíusson skrifar Skoðun Hafró fer yfir eigin lokapróf og fær glimrandi einkunn Kjartan Sveinsson skrifar Skoðun Kvótinn: Þriðji valkosturinn Steinunn Ólína Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Hamingja og fjármálalæsi haldast í hendur Gústaf Steingrímsson skrifar Skoðun Íslenskt menningarlíf og RIFF Starfsfólk RIFF 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.
Hversu mikið af regluverki Evrópusambandsins hefur verið tekið upp í íslenskan rétt? Gunnar Ármannsson Skoðun
Skoðun Heimilin og orkuskiptin í forgang á raforkumarkaði Dagný Halldórsdóttir,Tryggvi Felixson skrifar
Skoðun Hversu mikið af regluverki Evrópusambandsins hefur verið tekið upp í íslenskan rétt? Gunnar Ármannsson skrifar
Skoðun Viska og FÍN byggja óhagnaðardrifið húsnæði fyrir háskólamenntaða Brynhildur Heiðar- og Ómarsdóttir,Þorkell Heiðarsson skrifar
Skoðun Af hverju óttast sumir og hafa andúð á flóttamönnum og innflytjendum? Tilgáta: Fólk óttast sig sjálft...... Gunnar Björgvinsson skrifar
Skoðun Menningarhús og framtíð safna í Skagafirði – um hvað snýst málið í raun? Berglind Þorsteinsdóttir skrifar
Skoðun Af hverju skipta félagasamtök máli – og langtíma fjármögnunin öllu? Eva Rós Ólafsdóttir skrifar
Hversu mikið af regluverki Evrópusambandsins hefur verið tekið upp í íslenskan rétt? Gunnar Ármannsson Skoðun