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 Saklaus uns Diljá ákveður annað Íris Erlingsdóttir Skoðun Hvar eru gögnin að baki ákvörðuninni? Gréta María Grétarsdóttir Skoðun Heimskuleg leigubremsa eða heimskulegir hagfræðingar? Stefán Ólafsson Skoðun SÁÁ í uppnámi – Mín sýn sem aðstandandi Harpa Hildiberg Böðvarsdóttir Skoðun Er einkavæðingin hættulegri en gervigreindin? Kristján Logason Skoðun Hver fær reikninginn? Ingibjörg Isaksen Skoðun Styrkleikar barna og ungmenna – grunnur að betri líðan og námsárangri Steinn Jóhannsson Skoðun „Samningsfrelsi“ braskara eða leigubremsa? Jón Ferdínand Estherarson Skoðun Þegar kjarabarátta kennara bitnar á börnunum Sigvaldi Egill Lárusson Skoðun Til varnar tjáningarfrelsi Hallmundur Albertsson Skoðun Skoðun Skoðun Grein sálfræðings um að læra að opna sig Dávur í Dali skrifar Skoðun Seðlabankastjóri kominn í bakkgírinn Sigurjón Þórðarson skrifar Skoðun Heimskuleg leigubremsa eða heimskulegir hagfræðingar? Stefán Ólafsson skrifar Skoðun Gervigreindin sparar tíma og peninga Karl Steinar Óskarsson skrifar Skoðun Við segjum STOPP - verjum Seyðisfjörð og náttúru Íslands Benedikta Guðrún Svavarsdóttir skrifar Skoðun Landsvirkjun ætti að fjárfesta í íslensku reikniafli Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun Hvar lendir sleggjan næst? Þorgrímur Sigmundsson skrifar Skoðun Gaur! Vertu töffari! Sveinn Waage skrifar Skoðun Mjög góður árangur fyrirbyggjandi ónæmisaðgerða gegn RSV hjá ungum börnum Valtýr Stefánsson Thors skrifar Skoðun Hver fær reikninginn? Ingibjörg Isaksen skrifar Skoðun Styrkleikar barna og ungmenna – grunnur að betri líðan og námsárangri Steinn Jóhannsson skrifar Skoðun Hvar eru gögnin að baki ákvörðuninni? Gréta María Grétarsdóttir skrifar Skoðun Er einkavæðingin hættulegri en gervigreindin? Kristján Logason skrifar Skoðun Saklaus uns Diljá ákveður annað Íris Erlingsdóttir skrifar Skoðun Sameining lögregluumdæma – Tækifæri fyrir Búðardal Guðbrandur Tumi Gíslason skrifar Skoðun „Samningsfrelsi“ braskara eða leigubremsa? Jón Ferdínand Estherarson skrifar Skoðun Einkunnakerfi í öngstræti Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Ekki einu sinni Margrét Einarsdóttir getur fullyrt það Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Ég gerði tilraun til lýðræðislegrar uppreisnar í VG Hlynur Már Ragnheiðarson skrifar Skoðun Til varnar tjáningarfrelsi Hallmundur Albertsson skrifar Skoðun Hefur þú áhuga á námsárangri og líðan barna í Garðabæ? Almar Guðmundsson,Margrét Bjarnadóttir skrifar Skoðun Við getum í rauninni ekki tapað Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun SÁÁ í uppnámi – Mín sýn sem aðstandandi Harpa Hildiberg Böðvarsdóttir skrifar Skoðun Skaðaminnkun í sautján ár – og þörfin enn mikil Sóley Kristín Guðbjartsdóttir skrifar Skoðun Verður Grensásvegur hjarta tónlistar í Reykjavík? Magnea Gná Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Þegar kerfið verður hluti af vandanum Arna Hrönn Aradóttir ,Sigríður Arndís Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Aðför að ferðaþjónustunni Helgi Kjartansson skrifar Skoðun Farsæld barna verður ekki tryggð án fjármagns Jóhanna Erla Guðjónsdóttir skrifar Skoðun Endurhæfum Reykjalund - Þakkir frá stjórn Hollvina Reykjalundar Júlíus Þór Jónsson,Bárður H. Tryggvason,Erna Arnardóttir,Kolbrún Þorsteinsdóttir,Örn Kjærnested skrifar Skoðun Af hverju er efnahagur Íslands veikur? – Hvað getum við lært af Dönum? Þorvaldur Ingi Jónsson 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 Við segjum STOPP - verjum Seyðisfjörð og náttúru Íslands Benedikta Guðrún Svavarsdóttir skrifar
Skoðun Mjög góður árangur fyrirbyggjandi ónæmisaðgerða gegn RSV hjá ungum börnum Valtýr Stefánsson Thors skrifar
Skoðun Styrkleikar barna og ungmenna – grunnur að betri líðan og námsárangri Steinn Jóhannsson skrifar
Skoðun Hefur þú áhuga á námsárangri og líðan barna í Garðabæ? Almar Guðmundsson,Margrét Bjarnadóttir skrifar
Skoðun Þegar kerfið verður hluti af vandanum Arna Hrönn Aradóttir ,Sigríður Arndís Jóhannsdóttir skrifar
Skoðun Endurhæfum Reykjalund - Þakkir frá stjórn Hollvina Reykjalundar Júlíus Þór Jónsson,Bárður H. Tryggvason,Erna Arnardóttir,Kolbrún Þorsteinsdóttir,Örn Kjærnested skrifar
Skoðun Af hverju er efnahagur Íslands veikur? – Hvað getum við lært af Dönum? Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar