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 Frístundastyrkur fyrir 67 ára og eldri! Magnea Gná Jóhannsdóttir Skoðun Húsfélagið Jens Garðar Helgason Skoðun Í minningu Jürgen Habermas, eins mesta hugsuðar samtímans Maximilian Conrad Skoðun Ísland í skjóli grænnar orku Jón Gunnarsson Skoðun Sterkari saman á óvissutímum Þorgerður Katrín Gunnarsdóttir Skoðun Reykjavíkurborg skilar auðu Unnar Þór Sæmundsson Skoðun Þörf á tafarlausum framkvæmdum í samgöngumálum Hafnfirðinga Árni Rúnar Þorvaldsson Skoðun Almannafé dælt til tæknirisanna í gegnum stjórnlaust bruðl í borginni Guðröður Atli Jónsson Skoðun Hvað með heilaheilsu? Kolfinna Þórisdóttir Skoðun Staðreyndir um efnaskiptaaðgerðir á Íslandi Hjörtur Gíslason Skoðun Skoðun Skoðun Reykjavíkurborg skilar auðu Unnar Þór Sæmundsson skrifar Skoðun Saman byggjum við von Steinunn Bergmann skrifar Skoðun Í minningu Jürgen Habermas, eins mesta hugsuðar samtímans Maximilian Conrad skrifar Skoðun Húsfélagið Jens Garðar Helgason skrifar Skoðun Sterkari saman á óvissutímum Þorgerður Katrín Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Ábyrgð á brunavörnum í atvinnuhúsnæði Hrefna Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Þörf á tafarlausum framkvæmdum í samgöngumálum Hafnfirðinga Árni Rúnar Þorvaldsson skrifar Skoðun Að vita meira í dag en í gær Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Mannúðlegt, skynsamlegt og betri meðferð á fjármunum ríkisins skrifar Skoðun Hvað með heilaheilsu? Kolfinna Þórisdóttir skrifar Skoðun Frístundastyrkur fyrir 67 ára og eldri! Magnea Gná Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Ísland í skjóli grænnar orku Jón Gunnarsson skrifar Skoðun Tilfinningar sem okkar hærri leiðbeinendur Matthildur Björnsdóttir skrifar Skoðun Bítlakynslóðin úti í kuldanum á efri árum Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Ákall til ráðherra menningarmála og borgarstjóra Reykjavíkur Frédéric Boyer skrifar Skoðun Þegar refsing einstaklings, verður refsing fyrir alla fjölskylduna Guðrún Snæbjört Þóroddsdóttir,Harpa Halldórsdóttir,Jenný Magnúsdóttir skrifar Skoðun Tannheilsa má ekki gleymast Fríða Bogadóttir skrifar Skoðun Fyrningarreglur námslána og lagaskil nýrra laga Sveinn Ævar Sveinsson skrifar Skoðun Loksins fá sjónarmið Afstöðu hljómgrunn Guðmundur Ingi Þóroddsson skrifar Skoðun Ungt fólk kemst ekki inn á húsnæðismarkaðinn Böðvar Ingi Guðbjartsson skrifar Skoðun Við erum í þessu saman Heiða Björg Hilmisdóttir skrifar Skoðun Menningin á heima í Kórnum Svava H. Friðgeirsdóttir skrifar Skoðun Landakort samtímans og áttaviti sögunnar Hilmar Kristinsson skrifar Skoðun Þétting byggðar og miðsókn – skipulagsstefna sem þjónar ekki öllum Þórir Garðarsson skrifar Skoðun Smalaholtskógur: Náttúruperla eða fórnarkostur skipulags, og hver á að borga? Ómar Þór Kristinsson skrifar Skoðun Í stríði við náttúruna - baráttan um landið Ólafur Valsson skrifar Skoðun Íbúar njóti árangursins Bragi Bjarnason skrifar Skoðun Unga fólkið ber byrðarnar Arnar Birkir Dansson skrifar Skoðun Skítamix sem börnin borga Róbert Ragnarsson,Sandra Hlín Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Bandarískir landgönguliðar í Íran Arnór Sigurjónsson 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 Þörf á tafarlausum framkvæmdum í samgöngumálum Hafnfirðinga Árni Rúnar Þorvaldsson skrifar
Skoðun Þegar refsing einstaklings, verður refsing fyrir alla fjölskylduna Guðrún Snæbjört Þóroddsdóttir,Harpa Halldórsdóttir,Jenný Magnúsdóttir skrifar
Skoðun Smalaholtskógur: Náttúruperla eða fórnarkostur skipulags, og hver á að borga? Ómar Þór Kristinsson skrifar