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 Er ég eins og ég er? - Svar við pistli heilbrigðisráðherra Eldur Smári Kristinsson Skoðun Skuggaráðherra ríkisstjórnarinnar Diljá Mist Einarsdóttir Skoðun Setjum á okkur súrefnisgrímuna áður en við björgum heiminum. Nú þarf hinn þögli meirihluti að láta í sér heyra Steindór Þórarinsson Skoðun Seðlabankastjóri rannsakar sjálfan sig Einar Steingrímsson Skoðun Stóra spurningin sem fjárlögin svara ekki Sandra B. Franks Skoðun Talaðu núna, talaðu! Bolli Pétur Bollason Skoðun 30 by 30 - Gefum lífi á jörð smá séns Rósa Líf Darradóttir Skoðun Óttinn selur Davíð Bergmann Skoðun Þegar fjórða valdið sefur – og gamla tuggan lifir Sigríður Svanborgardóttir Skoðun Skólabærinn Garðabær: Við mælum árangur og gerum stöðugt betur Almar Guðmundsson,Sigríður Hulda Jónsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Siglt gegn þjóðarmorði Cyma Farah,Sólveig Ásta Sigurðardóttir skrifar Skoðun Um ópið sem heimurinn ekki heyrir Reham Khaled skrifar Skoðun 30 by 30 - Gefum lífi á jörð smá séns Rósa Líf Darradóttir skrifar Skoðun Hærri greiðslur í fæðingarorlofi Kristján Þórður Snæbjarnarson skrifar Skoðun Skólabærinn Garðabær: Við mælum árangur og gerum stöðugt betur Almar Guðmundsson,Sigríður Hulda Jónsdóttir skrifar Skoðun Stóra spurningin sem fjárlögin svara ekki Sandra B. Franks skrifar Skoðun Námsmat og Matsferill – Tækifæri til umbóta í skólastarfi Sigurbjörg Róbertsdóttir skrifar Skoðun Tími til aðgerða - loftslags- og umhverfismál sett á dagskrá Jóna Þórey Pétursdóttir skrifar Skoðun Setjum á okkur súrefnisgrímuna áður en við björgum heiminum. Nú þarf hinn þögli meirihluti að láta í sér heyra Steindór Þórarinsson skrifar Skoðun Sterkt skólasamfélag á Akureyri, sameiginleg ábyrgð og framtíðarsýn Heimir Örn Árnason skrifar Skoðun Fæðingarhríðir fjórðu iðnbyltingarinnar: Til fjármálafyrirtækja Klara Nótt Egilson skrifar Skoðun „AMOC straumurinn", enn ein heimsendaspáin... Valgerður Árnadóttir skrifar Skoðun Talaðu núna, talaðu! Bolli Pétur Bollason skrifar Skoðun Seðlabankastjóri rannsakar sjálfan sig Einar Steingrímsson skrifar Skoðun Skuggaráðherra ríkisstjórnarinnar Diljá Mist Einarsdóttir skrifar Skoðun Óttinn selur Davíð Bergmann skrifar Skoðun Börn með fjölþættan vanda – horft til framtíðar Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Umbóta á námi fanga enn beðið Guðmundur Ingi Þóroddsson skrifar Skoðun Þegar fjórða valdið sefur – og gamla tuggan lifir Sigríður Svanborgardóttir skrifar Skoðun Erfðir og endurframleiðsla félagslegra vandamála milli kynslóða Halldóra Lillý Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Opið bréf til utanríkisráðherra og alþingismanna: Farbann á hermenn sem taka þátt í þjóðarmorði Helen Ólafsdóttir skrifar Skoðun Raddir, sýnir og aðrar óhefðbundnar skynjanir Svava Arnardóttir skrifar Skoðun Er ég eins og ég er? - Svar við pistli heilbrigðisráðherra Eldur Smári Kristinsson skrifar Skoðun Eftir höfðinu dansa limirnir Hallfríður Þórarinsdóttir skrifar Skoðun Sýklasótt – tími og þekking skiptir máli Alma Möller skrifar Skoðun Frá upplausn til uppbyggingar Þór Pálsson skrifar Skoðun Hagsmunir sveitanna í vasa heildsala Anton Guðmundsson skrifar Skoðun Verið að vinna sér í haginn Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Ég er eins og ég er – um heilbrigðisþjónustu við trans fólk Alma D. Möller skrifar Skoðun Óvelkomnar alls staðar Kristín Davíðsdóttir 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.
Setjum á okkur súrefnisgrímuna áður en við björgum heiminum. Nú þarf hinn þögli meirihluti að láta í sér heyra Steindór Þórarinsson Skoðun
Skólabærinn Garðabær: Við mælum árangur og gerum stöðugt betur Almar Guðmundsson,Sigríður Hulda Jónsdóttir Skoðun
Skoðun Skólabærinn Garðabær: Við mælum árangur og gerum stöðugt betur Almar Guðmundsson,Sigríður Hulda Jónsdóttir skrifar
Skoðun Námsmat og Matsferill – Tækifæri til umbóta í skólastarfi Sigurbjörg Róbertsdóttir skrifar
Skoðun Tími til aðgerða - loftslags- og umhverfismál sett á dagskrá Jóna Þórey Pétursdóttir skrifar
Skoðun Setjum á okkur súrefnisgrímuna áður en við björgum heiminum. Nú þarf hinn þögli meirihluti að láta í sér heyra Steindór Þórarinsson skrifar
Skoðun Sterkt skólasamfélag á Akureyri, sameiginleg ábyrgð og framtíðarsýn Heimir Örn Árnason skrifar
Skoðun Fæðingarhríðir fjórðu iðnbyltingarinnar: Til fjármálafyrirtækja Klara Nótt Egilson skrifar
Skoðun Erfðir og endurframleiðsla félagslegra vandamála milli kynslóða Halldóra Lillý Jóhannsdóttir skrifar
Skoðun Opið bréf til utanríkisráðherra og alþingismanna: Farbann á hermenn sem taka þátt í þjóðarmorði Helen Ólafsdóttir skrifar
Setjum á okkur súrefnisgrímuna áður en við björgum heiminum. Nú þarf hinn þögli meirihluti að láta í sér heyra Steindór Þórarinsson Skoðun
Skólabærinn Garðabær: Við mælum árangur og gerum stöðugt betur Almar Guðmundsson,Sigríður Hulda Jónsdóttir Skoðun