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 Getur maður dansað sig út úr depurð? Guðjón Ágústsson Skoðun Þarf að toga í fleiri þræði á leigumarkaði? Ragnar Sigurður Kristjánsson Skoðun 48 manna stjórn – er þess virkilega þörf? Harpa Hildiberg Böðvarsdóttir Skoðun Þið eruð trömpistar ... sagði orkuráðherra Kristín Helga Gunnarsdóttir Skoðun Þegar að náttúruvernd fer úr tísku Halla Hrund Logadóttir Skoðun Vinnuvernd er líka sjálfsvígsforvörn Carmen Maja Valencia Skoðun Háskólar eiga að leggja áherslu á árangur, ekki fólk Aðalbjörn Jóhannsson Skoðun Konur fjárfestum! Iða Brá Benediktsdóttir Skoðun Þau sem eftir sitja Auður Erla Gunnarsdóttir Skoðun 20 kíló af þjóðarskömm Hjálmtýr Heiðdal Skoðun Skoðun Skoðun Framtíð endurhæfingar á Norðurlandi Ingibjörg Isaksen skrifar Skoðun Fær þjóðin eðlilega rentu? Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Þarf að toga í fleiri þræði á leigumarkaði? Ragnar Sigurður Kristjánsson skrifar Skoðun Getur maður dansað sig út úr depurð? Guðjón Ágústsson skrifar Skoðun Vinnuvernd er líka sjálfsvígsforvörn Carmen Maja Valencia skrifar Skoðun Á allt Ísland heima á höfuðborgarsvæðinu? Hjálmar Bogi Hafliðason skrifar Skoðun Reykjanesundrið - næsti kafli Berglind Ragnarsdóttir skrifar Skoðun Ekkert að spila um Sigurður Hallur Jónsson skrifar Skoðun HMS vill dýrari byggingar Eggert Guðmundsson skrifar Skoðun Þegar að náttúruvernd fer úr tísku Halla Hrund Logadóttir skrifar Skoðun Þið eruð trömpistar ... sagði orkuráðherra Kristín Helga Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Konur fjárfestum! Iða Brá Benediktsdóttir skrifar Skoðun Hvað gerist þegar ótti er endurtekinn nógu oft til að fordómar fari að líta út eins og heilbrigð skynsemi? Inga V. Henriksen Bergdal skrifar Skoðun 48 manna stjórn – er þess virkilega þörf? Harpa Hildiberg Böðvarsdóttir skrifar Skoðun Má segja að börn á Íslandi hafi það gott? Hjördís Eva Þórðardóttir skrifar Skoðun Þau sem eftir sitja Auður Erla Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Bókun 35 borgar ekki reikningana Elliði Vignisson skrifar Skoðun Háskólar eiga að leggja áherslu á árangur, ekki fólk Aðalbjörn Jóhannsson skrifar Skoðun Von er ekki aðgerð Hermína Gunnþórsdóttir,Sigrún Helga Snæbjörnsdóttir skrifar Skoðun Kílómetragjald á umönnun Alma Ýr Ingólfsdóttir,Guðmundur Ármann Pétursson,Stefanía Hulda Marteinsdóttir,Vigdís Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Við erum náttúran – náttúran er við Harpa Fönn Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Frjósemisvarðveisla; Jafnt aðgengi að framtíðinni Ragnhildur Þóra Hafsteinsdóttir skrifar Skoðun Byggjum upp netöryggisgetu og fögnum áfangasigrum Hrannar Ásgrímsson skrifar Skoðun Menntun þarf ekki að þýða tekjutap Ólína Kjerúlf Þorvarðardóttir skrifar Skoðun Kostir og gallar Schengen Aðalsteinn Júlíus Magnússon skrifar Skoðun 20 kíló af þjóðarskömm Hjálmtýr Heiðdal skrifar Skoðun Hvað breyttist þegar þjóðin sagði nei? Hilmar Kristinsson skrifar Skoðun Stjórnun gervigreindar og öryggi Marinó G. Njálsson skrifar Skoðun Hafrannsóknastofnun vissi af gloppunni en gerði ekkert Þórólfur Júlían Dagsson skrifar Skoðun Reikningurinn sem svefninn getur ekki borgað Grétar Þór Guðjohnsen 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 Hvað gerist þegar ótti er endurtekinn nógu oft til að fordómar fari að líta út eins og heilbrigð skynsemi? Inga V. Henriksen Bergdal skrifar
Skoðun Kílómetragjald á umönnun Alma Ýr Ingólfsdóttir,Guðmundur Ármann Pétursson,Stefanía Hulda Marteinsdóttir,Vigdís Gunnarsdóttir skrifar