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 Væri Albert ekki frægur, íslenskur íþróttamaður Drífa Snædal Skoðun Ég á þetta ég má þetta Arnar Atlason Skoðun Sveitarstjórn Grímsnes- og Grafningshrepps neitar að vinna vinnuna sína Ragna Ívarsdóttir,Guðrún Margrét Njálsdóttir,Þröstur Sverrisson Skoðun Er C svona sjö? Ívar Rafn Jónsson Skoðun Selir eru mikilvægari en börn Elías Blöndal Guðjónsson Skoðun Skuggi Dostójevskís og Vladimir Pútín Sigurður Árni Þórðarson Skoðun Jafnréttisbrot íslenskra stjórnvalda Huginn Þór Grétarsson Skoðun Fjarðarheiðargöng: Lífshætta, loforð og lokaðar dyr Eygló Björg Jóhannsdóttir Skoðun Brýtur Reykjavíkurborg vísvitandi á hlutastarfandi starfsmönnum með samþykki stéttarfélaga? Agnar Þór Guðmundsson Skoðun 54 dögum síðar Margrét Ágústa Sigurðardóttir Skoðun Skoðun Skoðun Selir eru mikilvægari en börn Elías Blöndal Guðjónsson skrifar Skoðun Fjarðarheiðargöng: Lífshætta, loforð og lokaðar dyr Eygló Björg Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Vitund - hin ósýnilega breytingavél Þórdís Filipsdóttir skrifar Skoðun Málfrelsi Hjörvar Sigurðsson skrifar Skoðun Gleðilega hátíð og baráttukveðjur Alma Ýr Ingólfsdóttir skrifar Skoðun Fatlað fólk ber ekki ábyrgð á velferð samfélagsins Rúnar Björn Herrera Þorkelsson skrifar Skoðun Er C svona sjö? Ívar Rafn Jónsson skrifar Skoðun Það þarf ekki krísu til að reka borg af ábyrgð Þórdís Lóa Þórhallsdóttir skrifar Skoðun Enginn er „bara fangi“ eða glæpamaður Gylfi Þorkelsson skrifar Skoðun Skuggi Dostójevskís og Vladimir Pútín Sigurður Árni Þórðarson skrifar Skoðun Eiga þakklæti og pólitík samleið? Berglind Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Brýtur Reykjavíkurborg vísvitandi á hlutastarfandi starfsmönnum með samþykki stéttarfélaga? Agnar Þór Guðmundsson skrifar Skoðun Jafnréttisbrot íslenskra stjórnvalda Huginn Þór Grétarsson skrifar Skoðun Hatur fyrir hagnað Jón Frímann Jónsson skrifar Skoðun Er endurhæfing happdrætti? Svana Helen Björnsdóttir skrifar Skoðun Sveitarstjórn Grímsnes- og Grafningshrepps neitar að vinna vinnuna sína Ragna Ívarsdóttir,Guðrún Margrét Njálsdóttir,Þröstur Sverrisson skrifar Skoðun Hafa ferðamenn ekki áhuga á fornleifum? Eva Bryndís Ágústsdóttir,Arthur Knut Farestveit skrifar Skoðun Stafrænt ofbeldi lifir ekki í tómarúmi – það lifir í þögninni Erla Hrönn Hörpu Unnsteinsdóttir skrifar Skoðun 54 dögum síðar Margrét Ágústa Sigurðardóttir skrifar Skoðun Ríkisstjórn sem getur og gerir í stað þess að standa kyrr Guðmundur Ari Sigurjónsson skrifar Skoðun Væri Albert ekki frægur, íslenskur íþróttamaður Drífa Snædal skrifar Skoðun Meðferð ungmenna í vanda er miklu meira en takmörkuð sálfræðimeðferð og lyfjagjafir. Davíð Bergmann skrifar Skoðun Lesblindir og vinnustaður framtíðarinnar Guðmundur S. Johnsen skrifar Skoðun Réttarríki barna: Færum tálmun úr geðþótta í lögbundið ferli Halldóra Lillý Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Kaffistofa Samhjálpar og minnstu bræður okkar Einar Baldvin skrifar Skoðun Erfðafjárskattur og vondir skattar Helgi Tómasson skrifar Skoðun Sagan um þorskinn og sjálfstæðið Svanur Guðmundsson skrifar Skoðun Hvatning til Seðlabankans um að slaka á lánþegaskilyrðum Halla Gunnarsdóttir,Sigurður Hannesson skrifar Skoðun Réttlæti í almannatryggingum Eggert Sigurbergsson skrifar Skoðun Veljum íslensk jólatré – styðjum skógrækt og umhverfið Ragnhildur Freysteinsdóttir 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.
Sveitarstjórn Grímsnes- og Grafningshrepps neitar að vinna vinnuna sína Ragna Ívarsdóttir,Guðrún Margrét Njálsdóttir,Þröstur Sverrisson Skoðun
Brýtur Reykjavíkurborg vísvitandi á hlutastarfandi starfsmönnum með samþykki stéttarfélaga? Agnar Þór Guðmundsson Skoðun
Skoðun Brýtur Reykjavíkurborg vísvitandi á hlutastarfandi starfsmönnum með samþykki stéttarfélaga? Agnar Þór Guðmundsson skrifar
Skoðun Sveitarstjórn Grímsnes- og Grafningshrepps neitar að vinna vinnuna sína Ragna Ívarsdóttir,Guðrún Margrét Njálsdóttir,Þröstur Sverrisson skrifar
Skoðun Hafa ferðamenn ekki áhuga á fornleifum? Eva Bryndís Ágústsdóttir,Arthur Knut Farestveit skrifar
Skoðun Stafrænt ofbeldi lifir ekki í tómarúmi – það lifir í þögninni Erla Hrönn Hörpu Unnsteinsdóttir skrifar
Skoðun Meðferð ungmenna í vanda er miklu meira en takmörkuð sálfræðimeðferð og lyfjagjafir. Davíð Bergmann skrifar
Skoðun Réttarríki barna: Færum tálmun úr geðþótta í lögbundið ferli Halldóra Lillý Jóhannsdóttir skrifar
Skoðun Hvatning til Seðlabankans um að slaka á lánþegaskilyrðum Halla Gunnarsdóttir,Sigurður Hannesson skrifar
Skoðun Veljum íslensk jólatré – styðjum skógrækt og umhverfið Ragnhildur Freysteinsdóttir skrifar
Sveitarstjórn Grímsnes- og Grafningshrepps neitar að vinna vinnuna sína Ragna Ívarsdóttir,Guðrún Margrét Njálsdóttir,Þröstur Sverrisson Skoðun
Brýtur Reykjavíkurborg vísvitandi á hlutastarfandi starfsmönnum með samþykki stéttarfélaga? Agnar Þór Guðmundsson Skoðun