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 Ójafn leikur á Atlantshafi Björn Brynjúlfur Björnsson Skoðun Sykursýki snýst ekki bara um tölur Erla Kristófersdóttir,Kristín Linnet Einarsdóttir Skoðun „Samræði“ við barn er ekki til - það er alltaf ofbeldi Guðný S. Bjarnadóttir Skoðun Íslenska módelið í forvörnum – leiðarljós sem við erum að slökkva á Árni Guðmundsson Skoðun Rangfærslur utanríkisráðherra Sigurður G. Guðjónsson Skoðun Saman náum við lengra. Af hverju þverfagleg endurhæfing skiptir máli Rúnar Helgi Andrason Skoðun Ég á þetta ég má þetta Arnar Atlason Skoðun Ef eitthvað væri að marka Bjarna Gunnar Smári Egilsson Skoðun Víð Sýn Páll Ásgrímsson Skoðun Fúsk eða laumuspil? Eva Hauksdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Rangfærslur utanríkisráðherra Sigurður G. Guðjónsson skrifar Skoðun Samfélag þar sem börn mæta afgangi Grímur Atlason skrifar Skoðun „Samræði“ við barn er ekki til - það er alltaf ofbeldi Guðný S. Bjarnadóttir skrifar Skoðun Staða íslenskrar fornleifafræði Gylfi Helgason skrifar Skoðun Saman náum við lengra. Af hverju þverfagleg endurhæfing skiptir máli Rúnar Helgi Andrason skrifar Skoðun Hefjumst handa við endurskoðun laga um Menntasjóð námsmanna Kolbrún Halldórsdóttir,Lísa Margrét Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Tími jarðefnaeldsneytis að líða undir lok Nótt Thorberg skrifar Skoðun Ósanngjarnar hækkanir á vörugjöldum án fyrirvara – ábyrgðarleysi gagnvart atvinnulífi Friðrik Ingi Friðriksson skrifar Skoðun Ríkið græðir á eigin framkvæmdum Jónína Brynjólfsdóttir skrifar Skoðun Íslenska módelið í forvörnum – leiðarljós sem við erum að slökkva á Árni Guðmundsson skrifar Skoðun Íslenska sem annað tungumál Guðmundur Ingi Kristinsson skrifar Skoðun Sykursýki snýst ekki bara um tölur Erla Kristófersdóttir,Kristín Linnet Einarsdóttir skrifar Skoðun Íslenskan er í góðum höndum Anna María Jónsdóttir skrifar Skoðun Ójafn leikur á Atlantshafi Björn Brynjúlfur Björnsson skrifar Skoðun Höfnum óráðsíunni og blásum til sóknar Guðbergur Reynisson skrifar Skoðun Stór baráttumál Flokks fólksins orðin að lögum Inga Sæland skrifar Skoðun Víð Sýn Páll Ásgrímsson skrifar Skoðun Hvenær er nóg orðið nóg? Guðrún Ósk Þórudóttir skrifar Skoðun Hringekjuspuni bankastjórans: Kjósum frekar breytilega og háa vexti Hjalti Þórisson skrifar Skoðun Þegar útborgunin hverfur: Svona geta fjölskyldur tapað öllu Már Wolfgang Mixa skrifar Skoðun Skattar lækka um 3,7 milljarða en fötluð börn bíða áfram eftir þjónustu Sigurbjörg Erla Egilsdóttir skrifar Skoðun Hugleiðingar um Sundabraut Kristín Helga Birgisdóttir skrifar Skoðun Leikskólar sem virka: Garðabær í fremstu röð Almar Guðmundsson,Margrét Bjarnadóttir skrifar Skoðun Að búa við öryggi – ekki óvissu og skuldir Kolbrún Halldórsdóttir skrifar Skoðun Þröng Sýn Hallmundur Albertsson skrifar Skoðun Er Hvammsvirkjun virkilega þess virði? Ólafur Margeirsson skrifar Skoðun Á íslensku má alltaf finna svar Halla Signý Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Olnbogabörn ríkisins góðan dag Vigdís Gunnarsdóttir,Stefanía Hulda Marteinsdóttir,Þuríður Sverrisdóttir,Júnía Kristín Sigurðardóttir skrifar Skoðun Útvarp sumra landsmanna Ingvar S. Birgisson skrifar Skoðun Háskóli sem griðastaður Bryndís Björnsdóttir 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.
Skoðun Saman náum við lengra. Af hverju þverfagleg endurhæfing skiptir máli Rúnar Helgi Andrason skrifar
Skoðun Hefjumst handa við endurskoðun laga um Menntasjóð námsmanna Kolbrún Halldórsdóttir,Lísa Margrét Gunnarsdóttir skrifar
Skoðun Ósanngjarnar hækkanir á vörugjöldum án fyrirvara – ábyrgðarleysi gagnvart atvinnulífi Friðrik Ingi Friðriksson skrifar
Skoðun Íslenska módelið í forvörnum – leiðarljós sem við erum að slökkva á Árni Guðmundsson skrifar
Skoðun Skattar lækka um 3,7 milljarða en fötluð börn bíða áfram eftir þjónustu Sigurbjörg Erla Egilsdóttir skrifar
Skoðun Olnbogabörn ríkisins góðan dag Vigdís Gunnarsdóttir,Stefanía Hulda Marteinsdóttir,Þuríður Sverrisdóttir,Júnía Kristín Sigurðardóttir skrifar