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 Karlar gegn kynbundnu ofbeldi Þorgerður J. Einarsdóttir,Ingólfur Á. Jóhannesson Skoðun Hver vill eldast ? Ebba Margrét Magnúsdóttir Skoðun Að búa til eitthvað úr engu Sigurjón Njarðarson Skoðun Stafrænt ofbeldi: Ógn sem fylgir þolendum hvert sem þeir fara Jenný Kristín Valberg Skoðun 3.860 börn í Reykjavík nýttu ekki frístundastyrkinn Sara Björg Sigurðardóttir Skoðun „Ég veit alltaf hvar þú ert druslan þín!“ Linda Dröfn Gunnarsdóttir Skoðun Ég á þetta ég má þetta Arnar Atlason Skoðun Aldrei gefast upp Árni Sigurðsson Skoðun Engin sjálfbærni án menningar Constance Ursin,Rasmus Vestergaard,Claus Kjeld Jensen,Sarah Anwar,Varna Marianne Nielsen Skoðun Grunnskóli fyrir suma, biðlisti fyrir aðra, en „skref í rétta átt“ Sigurbjörg Erla Egilsdóttir,Theodóra S. Þorsteinsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Karlar gegn kynbundnu ofbeldi Þorgerður J. Einarsdóttir,Ingólfur Á. Jóhannesson skrifar Skoðun 3.860 börn í Reykjavík nýttu ekki frístundastyrkinn Sara Björg Sigurðardóttir skrifar Skoðun Aldrei gefast upp Árni Sigurðsson skrifar Skoðun Að búa til eitthvað úr engu Sigurjón Njarðarson skrifar Skoðun Stafrænt ofbeldi: Ógn sem fylgir þolendum hvert sem þeir fara Jenný Kristín Valberg skrifar Skoðun Mikilvægt að taka upp keflið og byrja að baka Guðrún Elísa Friðbjargardóttir Sævarsdóttir skrifar Skoðun Sakborningurinn og ég Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Vinnum hratt og vinnum saman Jóhanna Hlín Auðunsdóttir skrifar Skoðun Er líf karlmanns 75% af virði lífi konu? Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Stafrænt kynferðisofbeldi – jafn alvarlegt og í raunheimum en viðbrögðin minni Drífa Snædal skrifar Skoðun Hröð húsnæðisuppbygging er forgangsatriði nýs meirihluta í borginni Einar Sveinbjörn Guðmundsson skrifar Skoðun Fregnir af dauða gervigreindarinnar eru stórlega ýktar Björgmundur Örn Guðmundsson skrifar Skoðun Hyggst skipta sér af þjóðaratkvæðinu Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Fjölmiðlar í hættu - aðgerða er þörf Sigríður Dögg Auðunsdóttir skrifar Skoðun „Ertu heimsk, svínka?“ Valgerður Árnadóttir skrifar Skoðun Ég trúi á orkuskiptin! Hverju trúir þú? Tinna Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Fundur á Akureyri um hættulega úrelta stjórnarskrá Íslands Hjörtur Hjartarson,,Katrín Oddsdóttir skrifar Skoðun Vissir þú þetta? Rakel Linda Kristjánsdóttir,Sigurlaug Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Íslensk samvinna fyrir loftslag og náttúru. Skógræktarfélag Íslands, Votlendissjóður og Carbfix Brynjólfur Jónsson,Ólafur Elínarson,Þórunn Inga Ingjaldsdóttir skrifar Skoðun Fatlað fólk ber ekki ábyrgð á lífsgæðum borgarbúa Anna Lára Steindal skrifar Skoðun Á Kópavogur að vera fallegur bær? Hákon Gunnarsson skrifar Skoðun Börn og stuðningur við þau í íþrótta- og tómstundastarfi Eygló Ósk Gústafsdóttir,Kristín Skjaldardóttir,Þóra Sigfríður Einarsdóttir skrifar Skoðun Aðdragandi 7. oktober 2023 í Palestínu Þorvaldur Örn Árnason skrifar Skoðun Útlendingamálin á réttri leið Sigurjón Þórðarson skrifar Skoðun Eyjar í draumi eða dáleiðslu, þögnin í bæjarmálum er orðin hættuleg Jóhann Ingi Óskarsson skrifar Skoðun Kvíðir þú jólunum? Sóley Dröfn Davíðsdóttir skrifar Skoðun Í dag er ég líka reiður! Davíð Bergmann skrifar Skoðun NPA breytir lífum – það gleymist í umræðunni Rúnar Björn Herrera Þorkelsson skrifar Skoðun D, 3 eða rautt? Arnar Steinn Þórarinsson skrifar Skoðun Tími til að tala leikskólana upp Bjarnveig Birta Bjarnadóttir 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.
Engin sjálfbærni án menningar Constance Ursin,Rasmus Vestergaard,Claus Kjeld Jensen,Sarah Anwar,Varna Marianne Nielsen Skoðun
Grunnskóli fyrir suma, biðlisti fyrir aðra, en „skref í rétta átt“ Sigurbjörg Erla Egilsdóttir,Theodóra S. Þorsteinsdóttir Skoðun
Skoðun Stafrænt ofbeldi: Ógn sem fylgir þolendum hvert sem þeir fara Jenný Kristín Valberg skrifar
Skoðun Mikilvægt að taka upp keflið og byrja að baka Guðrún Elísa Friðbjargardóttir Sævarsdóttir skrifar
Skoðun Stafrænt kynferðisofbeldi – jafn alvarlegt og í raunheimum en viðbrögðin minni Drífa Snædal skrifar
Skoðun Hröð húsnæðisuppbygging er forgangsatriði nýs meirihluta í borginni Einar Sveinbjörn Guðmundsson skrifar
Skoðun Fundur á Akureyri um hættulega úrelta stjórnarskrá Íslands Hjörtur Hjartarson,,Katrín Oddsdóttir skrifar
Skoðun Íslensk samvinna fyrir loftslag og náttúru. Skógræktarfélag Íslands, Votlendissjóður og Carbfix Brynjólfur Jónsson,Ólafur Elínarson,Þórunn Inga Ingjaldsdóttir skrifar
Skoðun Börn og stuðningur við þau í íþrótta- og tómstundastarfi Eygló Ósk Gústafsdóttir,Kristín Skjaldardóttir,Þóra Sigfríður Einarsdóttir skrifar
Skoðun Eyjar í draumi eða dáleiðslu, þögnin í bæjarmálum er orðin hættuleg Jóhann Ingi Óskarsson skrifar
Engin sjálfbærni án menningar Constance Ursin,Rasmus Vestergaard,Claus Kjeld Jensen,Sarah Anwar,Varna Marianne Nielsen Skoðun
Grunnskóli fyrir suma, biðlisti fyrir aðra, en „skref í rétta átt“ Sigurbjörg Erla Egilsdóttir,Theodóra S. Þorsteinsdóttir Skoðun