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 Halldór 18.01.2025 Halldór Er heimurinn á leið til helvítis? Árni Sigurðsson Skoðun Blað brotið í húsnæðismálum: VR Blær afhendir sínar fyrstu íbúðir Halla Gunnarsdóttir,Ragnar Þór Ingólfsson Skoðun Upplýsingaóreiða og rannsóknir á mettaðri fitu Hópur lækna Skoðun Fögnum vopnahléi og krefjumst varanlegs friðar Svandís Svavarsdóttir,Guðmundur Ingi Guðbrandsson Skoðun Vinnum í lausnum Edda Sif Pind Aradóttir Skoðun Kóngar vímuefnaheimsins Lára G. Sigurðardóttir Skoðun Hvað með það þótt sérfræðingar að sunnan fari í verkfall? Silja Bára Ómarsdóttir Skoðun Svar við „Upplýsingaóreiða og rannsóknir á mettaðri fitu“ Rajan Parrikar Skoðun Frelsi til sölu Anton Guðmundsson Skoðun Skoðun Skoðun 13,5 milljónir Sigurður Freyr Sigurðarson skrifar Skoðun Að vera léttvægur fundinn Guðmunda G. Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Fögnum vopnahléi og krefjumst varanlegs friðar Svandís Svavarsdóttir,Guðmundur Ingi Guðbrandsson skrifar Skoðun Er heimurinn á leið til helvítis? Árni Sigurðsson skrifar Skoðun Vinnum í lausnum Edda Sif Pind Aradóttir skrifar Skoðun Blað brotið í húsnæðismálum: VR Blær afhendir sínar fyrstu íbúðir Halla Gunnarsdóttir,Ragnar Þór Ingólfsson skrifar Skoðun Frelsi til sölu Anton Guðmundsson skrifar Skoðun Loftmengun yfir áramótin og mikilvægi inniloftsgæða allt árið Sylgja Dögg Sigurjónsdóttir,Árna Benediktsdóttir skrifar Skoðun Leikskólakerfið á krossgötum: Gæði eða hraði? Svava Björg Mörk skrifar Skoðun Hvað með það þótt sérfræðingar að sunnan fari í verkfall? Silja Bára Ómarsdóttir skrifar Skoðun Svar við „Upplýsingaóreiða og rannsóknir á mettaðri fitu“ Rajan Parrikar skrifar Skoðun Dýr eiga skilið samúð og umhyggju Anna Berg Samúelsdóttir skrifar Skoðun Upplýsingaóreiða og rannsóknir á mettaðri fitu Hópur lækna skrifar Skoðun Gervigreind og markþjálfun: Samvinna eða samkeppni? Ásta Guðrún Guðbrandsdóttir skrifar Skoðun Bjarni Ben í þátíð Guðmundur Einarsson skrifar Skoðun Ísland og stórveldin Reynir Böðvarsson skrifar Skoðun Brjóstakrabbamein – náum enn meiri árangri með stóraukinni þátttöku í skimun Halla Þorvaldsdóttir skrifar Skoðun Ósvífin olíugjöld kynda undir verðbólgu Ólafur Stephensen skrifar Skoðun Eru skattar og gjöld verðmætasköpun? Bjarnheiður Hallsdóttir skrifar Skoðun Hvað er græni veggurinn að reyna að segja okkur? Bjarki Gunnar Halldórsson skrifar Skoðun Sorg barna - Sektarkennd og samviskubit Matthildur Bjarnadóttir skrifar Skoðun Í leikskóla er gaman – þegar það má mæta Valentina Tinganelli,Eyjólfur Sigurjónsson,Elísabet Erlendsdóttir,Sigrún Torfadóttir,Daniel Karlsson,Særún Ósk Böðvarsdóttir,Anna Margrét Arthúrsdóttir,,Una Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Ísland verði Noregur á sterum: Sannleikurinn er lyginni líkastur- náttúruauðlindir fást gefins Björn Ólafsson skrifar Skoðun Hvers vegna hafa Svíar ekki tekið upp evruna? Júlíus Valsson skrifar Skoðun Górillur í postulínsbúð – Nýfrjálshyggjuklíkan tekur völdin Guðröður Atli Jónsson skrifar Skoðun Leikskólakerfið: Samfélagsgildi fram yfir hagnað Svava Björg Mörk skrifar Skoðun Hagræðing í ríkisrekstri: Heilræði fyrir nýja ríkisstjórn Ómar H. Kristmundsson skrifar Skoðun Mikilvægi stöðutöku á stafrænni hæfni fyrir íslensk ferðaþjónustufyrirtæki Ólína Laxdal,Sólveig Nikulásdóttir skrifar Skoðun Ögn um Vigdísarþætti Hallgrímur Helgi Helgason skrifar Skoðun Rasismi og fasismi í lögum um útlendinga Jón Frímann Jónsson 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.
Blað brotið í húsnæðismálum: VR Blær afhendir sínar fyrstu íbúðir Halla Gunnarsdóttir,Ragnar Þór Ingólfsson Skoðun
Fögnum vopnahléi og krefjumst varanlegs friðar Svandís Svavarsdóttir,Guðmundur Ingi Guðbrandsson Skoðun
Skoðun Fögnum vopnahléi og krefjumst varanlegs friðar Svandís Svavarsdóttir,Guðmundur Ingi Guðbrandsson skrifar
Skoðun Blað brotið í húsnæðismálum: VR Blær afhendir sínar fyrstu íbúðir Halla Gunnarsdóttir,Ragnar Þór Ingólfsson skrifar
Skoðun Loftmengun yfir áramótin og mikilvægi inniloftsgæða allt árið Sylgja Dögg Sigurjónsdóttir,Árna Benediktsdóttir skrifar
Skoðun Brjóstakrabbamein – náum enn meiri árangri með stóraukinni þátttöku í skimun Halla Þorvaldsdóttir skrifar
Skoðun Í leikskóla er gaman – þegar það má mæta Valentina Tinganelli,Eyjólfur Sigurjónsson,Elísabet Erlendsdóttir,Sigrún Torfadóttir,Daniel Karlsson,Særún Ósk Böðvarsdóttir,Anna Margrét Arthúrsdóttir,,Una Guðmundsdóttir skrifar
Skoðun Ísland verði Noregur á sterum: Sannleikurinn er lyginni líkastur- náttúruauðlindir fást gefins Björn Ólafsson skrifar
Skoðun Mikilvægi stöðutöku á stafrænni hæfni fyrir íslensk ferðaþjónustufyrirtæki Ólína Laxdal,Sólveig Nikulásdóttir skrifar
Blað brotið í húsnæðismálum: VR Blær afhendir sínar fyrstu íbúðir Halla Gunnarsdóttir,Ragnar Þór Ingólfsson Skoðun
Fögnum vopnahléi og krefjumst varanlegs friðar Svandís Svavarsdóttir,Guðmundur Ingi Guðbrandsson Skoðun