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 Ráðherrann og illkvittnu einkaaðilarnir Freyr Ólafsson Skoðun Ekkert ævintýri fyrir mongólsku hestana María Lilja Tryggvadóttir Skoðun Þegar hæstaréttarlögmenn kynda undir mismunun og kerfisbundnu ofbeldi Sigríður Svanborgardóttir Skoðun Er einhver hissa á fúskinu? Magnús Guðmundsson Skoðun „Þótt náttúran sé lamin með lurk!“ Sigurjón Þórðarson Skoðun Nám í skugga óöryggis Sigurður Árni Reynisson Skoðun Tískuorð eða sjálfsögð réttindi? Vigdís Ásgeirsdóttir Skoðun Tæknin á ekki að nota okkur Anna Laufey Stefánsdóttir Skoðun Áttatíu ár frá Hírósíma og Nagasakí Snæbjörn Guðmundsson Skoðun Réttmætar áhyggjur eða ósanngjarnar alhæfingar? Friðþjófur Helgi Karlsson Skoðun Skoðun Skoðun Gleði eða ógleði? Haraldur Hrafn Guðmundsson skrifar Skoðun Tískuorð eða sjálfsögð réttindi? Vigdís Ásgeirsdóttir skrifar Skoðun Ráðherrann og illkvittnu einkaaðilarnir Freyr Ólafsson skrifar Skoðun Áttatíu ár frá Hírósíma og Nagasakí Snæbjörn Guðmundsson skrifar Skoðun Er einhver hissa á fúskinu? Magnús Guðmundsson skrifar Skoðun Þegar hæstaréttarlögmenn kynda undir mismunun og kerfisbundnu ofbeldi Sigríður Svanborgardóttir skrifar Skoðun Réttmætar áhyggjur eða ósanngjarnar alhæfingar? Friðþjófur Helgi Karlsson skrifar Skoðun „Þótt náttúran sé lamin með lurk!“ Sigurjón Þórðarson skrifar Skoðun Ekkert ævintýri fyrir mongólsku hestana María Lilja Tryggvadóttir skrifar Skoðun Nám í skugga óöryggis Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Tæknin á ekki að nota okkur Anna Laufey Stefánsdóttir skrifar Skoðun Ytra mat í skólum og hvað svo? Rakel Linda Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Stjórnun, hönnun og framkvæmd öryggisráðstafana í Reynisfjöru Magnús Rannver Rafnsson skrifar Skoðun Sorglegur uppgjafar doði varðandi áframhaldandi stríðin í dag Matthildur Björnsdóttir skrifar Skoðun Tóbakslaust Ísland! - Með hjálp stefnu um skaðaminnkun Bjarni Freyr Guðmundsson skrifar Skoðun Meðsek um þjóðarmorð vegna aðgerðaleysis? Pétur Heimisson skrifar Skoðun Tími ábyrgðar í útlendingamálum – ekki uppgjafar Friðþjófur Helgi Karlsson skrifar Skoðun Takk starfsfólk og forysta ÁTVR Siv Friðleifsdóttir skrifar Skoðun Þjóðarmorðið í Palestínu Arnar Eggert Thoroddsen skrifar Skoðun Eldra fólk, þolendum ofbeldis oft ekki trúað Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Tölfræði og raunveruleikinn Jón Frímann Jónsson skrifar Skoðun Umgengnistálmanir – brot á réttindum barna Einar Hugi Bjarnason skrifar Skoðun Frá dulúð til daglegs lífs: Hvernig nýjasta gervigreindin vinnur með þér – og gerir þig klárari Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun Stjórnun, hönnun og framkvæmd öryggisráðstafana í Reynisfjöru Magnús Rannver Rafnsson skrifar Skoðun Ósýnilegur veruleiki – Alvarlegt ME og baráttan fyrir skilningi Helga Edwardsdóttir skrifar Skoðun Baráttan um þjóðarsálina Alexandra Briem skrifar Skoðun Lagaleg réttindi skipta máli Kári Garðarsson skrifar Skoðun Pride and Progress: Advancing Equality Through Unity Clara Ganslandt skrifar Skoðun Hver rödd skiptir máli! Þorbjörg S. Gunnlaugsdóttir skrifar Skoðun Sýnum þeim frelsið Þorbjörg Þorvaldsdóttir 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.
Þegar hæstaréttarlögmenn kynda undir mismunun og kerfisbundnu ofbeldi Sigríður Svanborgardóttir Skoðun
Skoðun Þegar hæstaréttarlögmenn kynda undir mismunun og kerfisbundnu ofbeldi Sigríður Svanborgardóttir skrifar
Skoðun Stjórnun, hönnun og framkvæmd öryggisráðstafana í Reynisfjöru Magnús Rannver Rafnsson skrifar
Skoðun Sorglegur uppgjafar doði varðandi áframhaldandi stríðin í dag Matthildur Björnsdóttir skrifar
Skoðun Frá dulúð til daglegs lífs: Hvernig nýjasta gervigreindin vinnur með þér – og gerir þig klárari Sigvaldi Einarsson skrifar
Skoðun Stjórnun, hönnun og framkvæmd öryggisráðstafana í Reynisfjöru Magnús Rannver Rafnsson skrifar
Skoðun Ósýnilegur veruleiki – Alvarlegt ME og baráttan fyrir skilningi Helga Edwardsdóttir skrifar
Þegar hæstaréttarlögmenn kynda undir mismunun og kerfisbundnu ofbeldi Sigríður Svanborgardóttir Skoðun