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 Enn einn kvennahópurinn sem þarf bara að vera duglegri að harka af sér? Diljá Mist Einarsdóttir Skoðun Austurland – þrælanýlenda Íslands Björn Ármann Ólafsson Skoðun Charlie og sjúkleikaverksmiðjan Guðjón Eggert Agnarsson Skoðun Mikilvægi aukinnar verndunar hafsvæða og leiðrétting Hrönn Egilsdóttir Skoðun Af Millet-úlpum og öldrunarmálum Þröstur V. Söring Skoðun Ert þú meðalmaðurinn? Jóhann Óskar Jóhannsson Skoðun Flumbrugangur í framhaldsskólum Jón Pétur Zimsen Skoðun Nútímaviðskipti og lögin sem gleymdist að uppfæra Fróði Steingrímsson Skoðun „Words are wind“ Ingólfur Hermannsson Skoðun Nú þarf bæði sleggju og vélsög Trausti Hjálmarsson,Ólafur Stephensen Skoðun Skoðun Skoðun Farsæl framfaraskref á Sólheimum Sigurjón Örn Þórsson skrifar Skoðun Austurland – þrælanýlenda Íslands Björn Ármann Ólafsson skrifar Skoðun Gervigreindin stöðluð - öryggisins vegna Hanna Kristín Skaftadóttir,Helga Sigrún Harðardóttir skrifar Skoðun Frelsi, framtíð og vistvænar samgöngur: Hvers vegna Ísland þarf að hugsa stærra Sigurborg Ósk Haraldsdóttir skrifar Skoðun Atvinnustefna er alvöru mál Jóhannes Þór Skúlason skrifar Skoðun 1984 og Hunger Games á sama sviðinu Sigríður Svanborgardóttir skrifar Skoðun Mikilvægi aukinnar verndunar hafsvæða og leiðrétting Hrönn Egilsdóttir skrifar Skoðun Betri leið til einföldunar regluverks Pétur Halldórsson skrifar Skoðun Af Millet-úlpum og öldrunarmálum Þröstur V. Söring skrifar Skoðun Charlie og sjúkleikaverksmiðjan Guðjón Eggert Agnarsson skrifar Skoðun Nú þarf bæði sleggju og vélsög Trausti Hjálmarsson,Ólafur Stephensen skrifar Skoðun Nútímaviðskipti og lögin sem gleymdist að uppfæra Fróði Steingrímsson skrifar Skoðun Sjálfsvíg eru ekki óumflýjanleg Sigurþóra Bergsdóttir skrifar Skoðun „Words are wind“ Ingólfur Hermannsson skrifar Skoðun Ert þú meðalmaðurinn? Jóhann Óskar Jóhannsson skrifar Skoðun Enn einn kvennahópurinn sem þarf bara að vera duglegri að harka af sér? Diljá Mist Einarsdóttir skrifar Skoðun Flumbrugangur í framhaldsskólum Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Miðbær Selfoss vekur ánægju Bragi Bjarnason skrifar Skoðun PCOS: Er ódýrara að halda heilsu eða meðhöndla veikindi? Elísa Ósk Línadóttir skrifar Skoðun Opinn og alþjóðlegur: Krísa erlendra nemenda við íslenska háskóla Melissa Anne Pfeffer skrifar Skoðun Be Kind - ekki kind Aðalheiður Mjöll Þórarinsdóttir ,Perla Magnúsdóttir skrifar Skoðun Illa verndaðir Íslendingar Sighvatur Björgvinsson skrifar Skoðun Viðreisn afhjúpar sig endanlega Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Heimalestur – gæðastund en ekki grátur og gnístan tanna Svava Þ. Hjaltalín skrifar Skoðun Frelsi til sölu Erling Kári Freysson skrifar Skoðun Vangaveltur um íslenskt barnaefni – Hvers vegna skiptir það máli að börn heyri sjálf sig? Tinna Björg Kristinsdóttir,Valdimar Gylfason skrifar Skoðun Móðir í Breiðholti hjólar 5.000 kílómetra Sara Björg Sigurðardóttir skrifar Skoðun Viðreisn lætur verkin tala Þorgerður Katrín Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Sterkara framhaldsskólakerfi Guðmundur Ingi Kristinsson skrifar Skoðun Hægfara endalok sjónvarps útsendinga fyrir móttöku á loftneti á Íslandi Jón Frímann 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.
Enn einn kvennahópurinn sem þarf bara að vera duglegri að harka af sér? Diljá Mist Einarsdóttir Skoðun
Skoðun Gervigreindin stöðluð - öryggisins vegna Hanna Kristín Skaftadóttir,Helga Sigrún Harðardóttir skrifar
Skoðun Frelsi, framtíð og vistvænar samgöngur: Hvers vegna Ísland þarf að hugsa stærra Sigurborg Ósk Haraldsdóttir skrifar
Skoðun Enn einn kvennahópurinn sem þarf bara að vera duglegri að harka af sér? Diljá Mist Einarsdóttir skrifar
Skoðun Opinn og alþjóðlegur: Krísa erlendra nemenda við íslenska háskóla Melissa Anne Pfeffer skrifar
Skoðun Vangaveltur um íslenskt barnaefni – Hvers vegna skiptir það máli að börn heyri sjálf sig? Tinna Björg Kristinsdóttir,Valdimar Gylfason skrifar
Skoðun Hægfara endalok sjónvarps útsendinga fyrir móttöku á loftneti á Íslandi Jón Frímann Jónsson skrifar
Enn einn kvennahópurinn sem þarf bara að vera duglegri að harka af sér? Diljá Mist Einarsdóttir Skoðun