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 Skattaferðalandið Ísland Björn Ragnarsson Skoðun Lýðræði eða hópeinelti? Margrét Pétursdóttir,Þórarinn Haraldsson,Þórdís Guðjónsdóttir,Sigurveig Benediktsdóttir Skoðun Öryggisgæslu í Mjódd, núna, takk fyrir! Helgi Áss Grétarsson Skoðun Erum við ennþá hrædd við Davíð Oddsson? Magnús Árni Skjöld Magnússon Skoðun Ríkisstjórnin ræðst gegn launafólki og atvinnulausum Finnbjörn A. Hermannson Skoðun Eru álverin á Íslandi útlensk? Guðríður Eldey Arnardóttir Skoðun Einkavæðing orkunnar, skattasniðganga og lífeyrissjóðir Ögmundur Jónasson Skoðun Saman getum við komið í veg fyrir slag Alma D. Möller Skoðun Svar til stjórnunarlegs ábyrgðarmanns frá Keflavík Soffía Sigurðardóttir Skoðun Er þetta virkilega svarið frá Þjóðkirkjunni? – þegar barn þarf að flýja úr helgidóm Hilmar Kristinsson Skoðun Skoðun Skoðun Borgarstefna kallar á aðgerðir og fjármagn Ásthildur Sturludóttir skrifar Skoðun Skjáheimsókn getur dimmu í dagsljós breytt Auður Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Eru álverin á Íslandi útlensk? Guðríður Eldey Arnardóttir skrifar Skoðun Öryggisgæslu í Mjódd, núna, takk fyrir! Helgi Áss Grétarsson skrifar Skoðun Erum við ennþá hrædd við Davíð Oddsson? Magnús Árni Skjöld Magnússon skrifar Skoðun Saman getum við komið í veg fyrir slag Alma D. Möller skrifar Skoðun Lýðræði eða hópeinelti? Margrét Pétursdóttir,Þórarinn Haraldsson,Þórdís Guðjónsdóttir,Sigurveig Benediktsdóttir skrifar Skoðun Blóðtaka er ekki landbúnaður Guðrún Scheving Thorsteinsson,Rósa Líf Darradóttir skrifar Skoðun Svar til stjórnunarlegs ábyrgðarmanns frá Keflavík Soffía Sigurðardóttir skrifar Skoðun Ríkisstjórnin ræðst gegn launafólki og atvinnulausum Finnbjörn A. Hermannson skrifar Skoðun 764/O9A: Kannt þú að vernda barnið á netinu? Anna Bergþórsdóttir skrifar Skoðun Opinberir starfsmenn kjósa síður áminningarskyldu Ísak Einar Rúnarsson skrifar Skoðun Einkavæðing orkunnar, skattasniðganga og lífeyrissjóðir Ögmundur Jónasson skrifar Skoðun Er gervigreindarprestur trúlaus eða trúaður? Björgmundur Örn Guðmundsson skrifar Skoðun Skattaferðalandið Ísland Björn Ragnarsson skrifar Skoðun Til hamingju Víkingur Heiðar! Halla Hrund Logadóttir skrifar Skoðun Sjálfbærni með í för – Vegagerðin stígur skref í átt að loftslagsvænni framkvæmdum Hólmfríður Bjarnadóttir skrifar Skoðun Þegar krónur skipta meira máli en velferð barna: Ástæður þess að enginn bauð í skólamáltíðir í Hafnarfirði Jón Ingi Hákonarson skrifar Skoðun Líf eftir afplánun – þegar stuðningur gerir frelsið raunverulegt Steinunn Ósk Óskarsdóttir skrifar Skoðun Á hvorum endanum viljum við byrja að skera af? Davíð Már Sigurðsson skrifar Skoðun Þegar krónur skipta meira máli en velferð barna Jón Ingi Hákonarson skrifar Skoðun Bakslag í opinberri þróunarsamvinnu Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Fyrirmyndar forvarnarstefna í Mosfellsbæ Kjartan Helgi Ólafsson skrifar Skoðun Hvernig léttum við daglega lífið þitt? Einar Geir Þorsteinsson skrifar Skoðun Kína mun ekki bjarga Vesturlöndum að þessu sinni Sæþór Randalsson skrifar Skoðun Er þetta virkilega svarið frá Þjóðkirkjunni? – þegar barn þarf að flýja úr helgidóm Hilmar Kristinsson skrifar Skoðun Átta mýtur klesstar inn í raunveruleikann - hvað er satt og hvað er logið um gervigreindina? Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun Glerbrotin í ryksugupokanum Kristín Kolbrún Waage Kolbeinsdóttir skrifar Skoðun Túrverkir og hitakóf – má ræða það í vinnunni? Já endilega! Katrín Björg Ríkarðsdóttir skrifar Skoðun Draghi-skýrslan og veikleikar Íslands Pawel Bartoszek 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.
Lýðræði eða hópeinelti? Margrét Pétursdóttir,Þórarinn Haraldsson,Þórdís Guðjónsdóttir,Sigurveig Benediktsdóttir Skoðun
Er þetta virkilega svarið frá Þjóðkirkjunni? – þegar barn þarf að flýja úr helgidóm Hilmar Kristinsson Skoðun
Skoðun Lýðræði eða hópeinelti? Margrét Pétursdóttir,Þórarinn Haraldsson,Þórdís Guðjónsdóttir,Sigurveig Benediktsdóttir skrifar
Skoðun Sjálfbærni með í för – Vegagerðin stígur skref í átt að loftslagsvænni framkvæmdum Hólmfríður Bjarnadóttir skrifar
Skoðun Þegar krónur skipta meira máli en velferð barna: Ástæður þess að enginn bauð í skólamáltíðir í Hafnarfirði Jón Ingi Hákonarson skrifar
Skoðun Líf eftir afplánun – þegar stuðningur gerir frelsið raunverulegt Steinunn Ósk Óskarsdóttir skrifar
Skoðun Er þetta virkilega svarið frá Þjóðkirkjunni? – þegar barn þarf að flýja úr helgidóm Hilmar Kristinsson skrifar
Skoðun Átta mýtur klesstar inn í raunveruleikann - hvað er satt og hvað er logið um gervigreindina? Sigvaldi Einarsson skrifar
Skoðun Túrverkir og hitakóf – má ræða það í vinnunni? Já endilega! Katrín Björg Ríkarðsdóttir skrifar
Lýðræði eða hópeinelti? Margrét Pétursdóttir,Þórarinn Haraldsson,Þórdís Guðjónsdóttir,Sigurveig Benediktsdóttir Skoðun
Er þetta virkilega svarið frá Þjóðkirkjunni? – þegar barn þarf að flýja úr helgidóm Hilmar Kristinsson Skoðun