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 Árás á almenningssamgöngur Hannes Pétursson Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn vill 5 bílastæði á íbúð - sem getur kostað allt að 70 milljónir Dóra Björt Guðjónsdóttir Skoðun Búið að opna ESB pakkann: Sambandsríkið Evrópa og endalok íslensks fullveldis Eggert Sigurbergsson Skoðun Ísland, landið sem á nú engan að Steinunn Ólína Þorsteinsdóttir Skoðun Fossvogur án íþrótta – afleiðingar Fossvogsbrúar Baldvin Björgvinsson Skoðun Viltu nýja brú eða nýtt hné? Ódýrt lýðskrum gegn loftslagsaðgerðum Sveinn Atli Gunnarsson Skoðun Reykjavík – norræn, en samt ekki ,,skandinavísk“ Gunnar Einarsson Skoðun Átta mínútur sem stýra RÚV Daníel Rúnarsson Skoðun Eru eldri sviðslistakonur ekki velkomnar á svið? Rósa Guðný Þórsdóttir Skoðun Skólamál og ábyrgð í opinberri umræðu Sandra Sigurðardóttir Skoðun Skoðun Skoðun Frítt í Strætó fyrir börn og ungmenni - ólíkt hafast menn að Árni Rúnar Þorvaldsson skrifar Skoðun Fordæmdu börnin Þráinn Farestveit skrifar Skoðun Íslensk lög sniðin að þörfum norsku laxeldisrisanna Magnús Guðmundsson skrifar Skoðun Fossvogur án íþrótta – afleiðingar Fossvogsbrúar Baldvin Björgvinsson skrifar Skoðun X - Orri Ragnar Sigurðsson skrifar Skoðun Viltu nýja brú eða nýtt hné? Ódýrt lýðskrum gegn loftslagsaðgerðum Sveinn Atli Gunnarsson skrifar Skoðun Skólamál og ábyrgð í opinberri umræðu Sandra Sigurðardóttir skrifar Skoðun Ísland, landið sem á nú engan að Steinunn Ólína Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Barnamenningarhús – menning, sköpun, tengsl og geðheilbrigðisforvarnir frá upphafi Ellen Calmon skrifar Skoðun Búið að opna ESB pakkann: Sambandsríkið Evrópa og endalok íslensks fullveldis Eggert Sigurbergsson skrifar Skoðun Árás á almenningssamgöngur Hannes Pétursson skrifar Skoðun Reykjavík – norræn, en samt ekki ,,skandinavísk“ Gunnar Einarsson skrifar Skoðun Símalausir grunnskólar í Kópavogi Ásdís Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Efling þekkingar í sjávarútvegi skilar árangri Þorgerður Katrín Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Óvarin í umferðinni Hrefna Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Alþjóðlegur dagur krabbameins - Heildræn endurhæfing Ljóssins Guðný Katrín Einarsdóttir,Erla Ólafsdóttir,Þórhildur Sveinsdóttir,Stefán Diego skrifar Skoðun Hagvöxtur, en fyrir hvern? — Svar við vaxandi hagsældartali án efnahagslegrar sjálfbærni Björgvin Sævarsson skrifar Skoðun Innviðir grunnskólanna í forgang í Kópavogi María Ellen Steingrímsdóttir skrifar Skoðun Hvernig verður Akureyri svæðisborg? Sindri S. Kristjánsson skrifar Skoðun Fengu engar varanlegar undanþágur Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn vill 5 bílastæði á íbúð - sem getur kostað allt að 70 milljónir Dóra Björt Guðjónsdóttir skrifar Skoðun Samfélagsósómi bankanna Guðmundur Ingi Þóroddsson skrifar Skoðun Um samgöngur, auðlindagjald, innviði og nýlendur Þórhallur Borgarsson skrifar Skoðun Eru eldri sviðslistakonur ekki velkomnar á svið? Rósa Guðný Þórsdóttir skrifar Skoðun Átta mínútur sem stýra RÚV Daníel Rúnarsson skrifar Skoðun Verjum meiri skjátíma með börnunum Eva Pandora Baldursdóttir skrifar Skoðun Holtavörðuheiðarlína 3 – hæpin ákvarðanataka og ófullkomið samráð Friðrik Már Sigurðsson skrifar Skoðun Vörn snúið í sókn í menntamálum Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Aukin samkeppni á bankamarkaði Kristján Þórður Snæbjarnarson skrifar Skoðun Er Reykjavík borg sem listafólki þykir gott að búa og starfa í? Jóna Hlíf Halldórsdóttir 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.
Sjálfstæðisflokkurinn vill 5 bílastæði á íbúð - sem getur kostað allt að 70 milljónir Dóra Björt Guðjónsdóttir Skoðun
Búið að opna ESB pakkann: Sambandsríkið Evrópa og endalok íslensks fullveldis Eggert Sigurbergsson Skoðun
Skoðun Viltu nýja brú eða nýtt hné? Ódýrt lýðskrum gegn loftslagsaðgerðum Sveinn Atli Gunnarsson skrifar
Skoðun Barnamenningarhús – menning, sköpun, tengsl og geðheilbrigðisforvarnir frá upphafi Ellen Calmon skrifar
Skoðun Búið að opna ESB pakkann: Sambandsríkið Evrópa og endalok íslensks fullveldis Eggert Sigurbergsson skrifar
Skoðun Alþjóðlegur dagur krabbameins - Heildræn endurhæfing Ljóssins Guðný Katrín Einarsdóttir,Erla Ólafsdóttir,Þórhildur Sveinsdóttir,Stefán Diego skrifar
Skoðun Hagvöxtur, en fyrir hvern? — Svar við vaxandi hagsældartali án efnahagslegrar sjálfbærni Björgvin Sævarsson skrifar
Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn vill 5 bílastæði á íbúð - sem getur kostað allt að 70 milljónir Dóra Björt Guðjónsdóttir skrifar
Skoðun Holtavörðuheiðarlína 3 – hæpin ákvarðanataka og ófullkomið samráð Friðrik Már Sigurðsson skrifar
Skoðun Er Reykjavík borg sem listafólki þykir gott að búa og starfa í? Jóna Hlíf Halldórsdóttir skrifar
Sjálfstæðisflokkurinn vill 5 bílastæði á íbúð - sem getur kostað allt að 70 milljónir Dóra Björt Guðjónsdóttir Skoðun
Búið að opna ESB pakkann: Sambandsríkið Evrópa og endalok íslensks fullveldis Eggert Sigurbergsson Skoðun