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 Ég þekki ekki lengur minn gamla Sjálfstæðisflokk Dagur Jónsson Skoðun Afvegaleiðingum og rangfærslum Gauta svarað Konráð S. Guðjónsson Skoðun Með óttann einan að vopni Benedikt Jóhannesson Skoðun Á hugmyndafræðilegt ofbeldi heima í kosningabaráttu? Hnikarr Bjarmi Franklínsson Skoðun Hættum að pissa í skóinn í frostinu til að hlýja okkur – klæðum okkur í ullarsokka Grímur Atlason Skoðun Gervigreindarskrif Halldórs Jörgen Olesen Hjörvar Sigurðsson Skoðun Litblindur á fótboltavellinum Ingunn Eir Andrésdóttir Skoðun Leggjum þá Náttúruverndarstofnun niður Svanur Guðmundsson Skoðun Íslands-Lúpínan Kristján Hreinsson Skoðun Aðlögun, hvaða aðlögun? Halldór Jörgen Olesen Skoðun Skoðun Skoðun Ég þekki ekki lengur minn gamla Sjálfstæðisflokk Dagur Jónsson skrifar Skoðun Leggjum þá Náttúruverndarstofnun niður Svanur Guðmundsson skrifar Skoðun Meðferð ríkisvaldsins á máli lífslokalæknisins Eva Hauksdóttir skrifar Skoðun Hættum að pissa í skóinn í frostinu til að hlýja okkur – klæðum okkur í ullarsokka Grímur Atlason skrifar Skoðun Með óttann einan að vopni Benedikt Jóhannesson skrifar Skoðun Merkilegur tvískinnungur Ingólfur Sverrisson skrifar Skoðun Þjóðin á að njóta vafans Snorri Másson skrifar Skoðun Tosca skýst upp úr turninum í Brussel Jónas Sen skrifar Skoðun ESB og skoðanabræður þínir Yngvi Ómar Sigrúnarson skrifar Skoðun Hjá LESA skrifum við sögurnar sjálf og höfundar eiga alltaf að fá greitt Birgir Hrafn Birgisson skrifar Skoðun Litblindur á fótboltavellinum Ingunn Eir Andrésdóttir skrifar Skoðun Á hugmyndafræðilegt ofbeldi heima í kosningabaráttu? Hnikarr Bjarmi Franklínsson skrifar Skoðun Hvað er dýrmætara en rétturinn og valdið til að ráða okkar málum sjálf? Diljá Mist Einarsdóttir skrifar Skoðun Gervigreindarskrif Halldórs Jörgen Olesen Hjörvar Sigurðsson skrifar Skoðun Íslands-Lúpínan Kristján Hreinsson skrifar Skoðun Afvegaleiðingum og rangfærslum Gauta svarað Konráð S. Guðjónsson skrifar Skoðun Áhættumat í röngum höndum Magnús Guðmundsson skrifar Skoðun Ábyrgð Ríkisstjórnar Íslands áður en aðildarviðræður við ESB hefjast Eggert Guðmundsson skrifar Skoðun Hefur þú komið á Þjóðhátíð? Íris Róbertsdóttir skrifar Skoðun Kíkt í pakkann Júlíus Valsson skrifar Skoðun Samningurinn sem stækkar í kyrrþey Hjálmar Vilhjálmsson skrifar Skoðun Hvað kostar léleg umsýsla ríkissjóðs okkur í raun? Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Þegar gróðureldar verða að samfélagsógn Snorri Birgisson skrifar Skoðun Flestir nota gervigreind eins og leitarvél Þórdís Inga Ingigerðardóttir skrifar Skoðun Sex staðreyndir um dánaraðstoð Ingrid Kuhlman skrifar Skoðun Aðlögun, hvaða aðlögun? Halldór Jörgen Olesen skrifar Skoðun Svar við grein Per Ekström varðandi varanlegar undanþágur Hjörvar Sigurðsson skrifar Skoðun Veganismi og dýraskaði Atli Sævar Guðmundsson skrifar Skoðun Þjóðaratkvæðagreiðslan er lýðræðisleg aðferð og lærdómsferli Þorsteinn Gunnarsson skrifar Skoðun Tími varanlegra undanþága er liðinn Eggert Sigurbergsson 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.
Hættum að pissa í skóinn í frostinu til að hlýja okkur – klæðum okkur í ullarsokka Grímur Atlason Skoðun
Skoðun Hættum að pissa í skóinn í frostinu til að hlýja okkur – klæðum okkur í ullarsokka Grímur Atlason skrifar
Skoðun Hjá LESA skrifum við sögurnar sjálf og höfundar eiga alltaf að fá greitt Birgir Hrafn Birgisson skrifar
Skoðun Á hugmyndafræðilegt ofbeldi heima í kosningabaráttu? Hnikarr Bjarmi Franklínsson skrifar
Skoðun Hvað er dýrmætara en rétturinn og valdið til að ráða okkar málum sjálf? Diljá Mist Einarsdóttir skrifar
Skoðun Ábyrgð Ríkisstjórnar Íslands áður en aðildarviðræður við ESB hefjast Eggert Guðmundsson skrifar
Skoðun Þjóðaratkvæðagreiðslan er lýðræðisleg aðferð og lærdómsferli Þorsteinn Gunnarsson skrifar
Hættum að pissa í skóinn í frostinu til að hlýja okkur – klæðum okkur í ullarsokka Grímur Atlason Skoðun