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 Lygin um flóttamenn á Íslandi Jón Frímann Jónsson Skoðun Viljum við stjórnarandstöðu sem þvælist ekki fyrir? Diljá Mist Einarsdóttir Skoðun Héraðsvötnin eru hjartsláttur fjarðarins Rakel Hinriksdóttir Skoðun Mismunun skýrir aukningu erlendra fanga Guðmundur Ingi Þóroddsson Skoðun Ef eitthvað væri að marka Bjarna Gunnar Smári Egilsson Skoðun Varst þú að kaupa gallaða fasteign? Sara Bryndís Þórsdóttir Skoðun Á að hita upp allan Faxaflóann? Eiríkur Hjálmarsson Skoðun Störf án staðsetningar - of hátt flækjustig eða rökrétt framþróun? Hildur Ösp Gylfadóttir,Áslaug Eir Hólmgeirsdóttir Skoðun „Glæpir“ Íslendinga Árni Davíðsson Skoðun Hlúum að persónumiðaðri nálgun í öldrunarþjónustu Margrét Guðnadóttir Skoðun Skoðun Skoðun Tilgáta um brjálsemi þjóðarleiðtoga Gunnar Björgvinsson skrifar Skoðun Blóðbað í Súdan: Framtíðarannáll? Stefán Jón Hafstein skrifar Skoðun Sparnaðartillögur á kostnað atvinnulausra Finnbjörn A Hermannsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar Skoðun Atvinnustefna þarf líka að fjalla um rótgrónar atvinnugreinar Guðríður Eldey Arnardóttir skrifar Skoðun Á að hita upp allan Faxaflóann? Eiríkur Hjálmarsson skrifar Skoðun Á tímamótum: Sameinuðu þjóðirnar í 80 ár Vala Karen Viðarsdóttir,Védís Ólafsdóttir skrifar Skoðun Borgar sig að vanmeta menntun? Kolbrún Halldórsdóttir skrifar Skoðun Samfylkingin hækkar gjöld á háskólanema Guðmundur Ingi Guðbrandsson skrifar Skoðun Aðgerðaáætlun í menntamálum ekki markviss Ingólfur Ásgeir Jóhannesson,Hermína Gunnþórsdóttir skrifar Skoðun Héraðsvötnin eru hjartsláttur fjarðarins Rakel Hinriksdóttir skrifar Skoðun Lygin um flóttamenn á Íslandi Jón Frímann Jónsson skrifar Skoðun Mismunun skýrir aukningu erlendra fanga Guðmundur Ingi Þóroddsson skrifar Skoðun Farsæld barna í fyrirrúmi Bragi Bjarnason skrifar Skoðun Hlúum að persónumiðaðri nálgun í öldrunarþjónustu Margrét Guðnadóttir skrifar Skoðun Viljum við stjórnarandstöðu sem þvælist ekki fyrir? Diljá Mist Einarsdóttir skrifar Skoðun Skólar hafa stigið skrefið með góðum árangri Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Varst þú að kaupa gallaða fasteign? Sara Bryndís Þórsdóttir skrifar Skoðun Störf án staðsetningar - of hátt flækjustig eða rökrétt framþróun? Hildur Ösp Gylfadóttir,Áslaug Eir Hólmgeirsdóttir skrifar Skoðun „Glæpir“ Íslendinga Árni Davíðsson skrifar Skoðun Vörusvik Rafmenntar í nafni Kvikmyndaskóla Íslands og afleiðingar þeirra Böðvar Bjarki Pétursson,Friðrik Þór Friðriksson skrifar Skoðun Fleiri átök = verri útkoma í lestri? Birgir Hrafn Birgisson skrifar Skoðun Biðin sem (enn) veikir og tekur Guðlaugur Eyjólfsson skrifar Skoðun Stafrænt netöryggisbelti Hrannar Ásgrímsson skrifar Skoðun Hvert stefnir ráðherra? Aðalsteinn Árni Baldursson skrifar Skoðun Free tuition Colin Fisher skrifar Skoðun Þegar fólkið okkar langar að deyja Sigurborg Sveinsdóttir,Svava Arnardóttir skrifar Skoðun Why protest works Adam Daniel Fishwick skrifar Skoðun Í senn minning og ákvörðun um framtíð Elliði Vignisson skrifar Skoðun Reynslunni ríkari eftir fjárhagsleg áföll síðustu ára Njáll Trausti Friðbertsson skrifar Skoðun Ríkisstjórn lobbýistanna Jón Ferdínand Estherarson 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.
Störf án staðsetningar - of hátt flækjustig eða rökrétt framþróun? Hildur Ösp Gylfadóttir,Áslaug Eir Hólmgeirsdóttir Skoðun
Skoðun Sparnaðartillögur á kostnað atvinnulausra Finnbjörn A Hermannsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar
Skoðun Atvinnustefna þarf líka að fjalla um rótgrónar atvinnugreinar Guðríður Eldey Arnardóttir skrifar
Skoðun Aðgerðaáætlun í menntamálum ekki markviss Ingólfur Ásgeir Jóhannesson,Hermína Gunnþórsdóttir skrifar
Skoðun Störf án staðsetningar - of hátt flækjustig eða rökrétt framþróun? Hildur Ösp Gylfadóttir,Áslaug Eir Hólmgeirsdóttir skrifar
Skoðun Vörusvik Rafmenntar í nafni Kvikmyndaskóla Íslands og afleiðingar þeirra Böðvar Bjarki Pétursson,Friðrik Þór Friðriksson skrifar
Störf án staðsetningar - of hátt flækjustig eða rökrétt framþróun? Hildur Ösp Gylfadóttir,Áslaug Eir Hólmgeirsdóttir Skoðun