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 Ef við stöndum upp er leikurinn búinn! Geirdís Hanna Kristjánsdóttir Skoðun Langt frá hátekjulistanum Sanna Magdalena Mörtudóttir Skoðun Stytting vinnuvikunnar í Reykjavík tekin út í umferðartöfum Ari Edwald Skoðun Er bara best að þegja? Ebba Margrét Magnúsdóttir Skoðun Sjúkdómsgreining stjórnsýslunnar: Þegar valdafíkn tæmir ríkiskassann Sigurður Sigurðsson Skoðun Reykjavík er höfuðborg, ekki fjölmenningarborg Kristín Kolbrún Waage Kolbeinsdóttir Skoðun Hvers vegna eru vextirnir lágir, Dagur? Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Verkalýðsbarátta okkar daga Jónas Már Torfason Skoðun Borgin sem hætti að hlusta Skoðun Virðum vinnu listafólks Jóna Hlíf Halldórsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Langt frá hátekjulistanum Sanna Magdalena Mörtudóttir skrifar Skoðun Hugum að lífsgæðum - höfnum ofurþéttingu skrifar Skoðun Borgin sem hætti að hlusta skrifar Skoðun Virðing, virkni og góð lífsgæði alla ævi Ellý Tómasdóttir,Ólafía Ingólfsdóttir skrifar Skoðun 414 ástæður til að gera betur Anna Sigríður Hafliðadóttir skrifar Skoðun Barátta sem skiptir sköpum Svanfríður Bergvinsdóttir skrifar Skoðun Verkalýðsbarátta okkar daga Jónas Már Torfason skrifar Skoðun 1. maí: Sóknarfæri í jafnrétti eða skref aftur á bak? Kolbrún Halldórsdóttir skrifar Skoðun Styrkur okkar er velferð allra Finnbjörn A. Hermannsson skrifar Skoðun Barnamenning - Mikilvægt samkenndarafl Halldóra Rut Baldursdóttir,Lína Björg Tryggvadóttir skrifar Skoðun Leyfist Íslendingum að stjórna sínum eigin málum? Arnar Þór Jónsson skrifar Skoðun Fjörður fyrir fólk Árni Stefán Guðjónson skrifar Skoðun Óhagkvæmar stórframkvæmdir eru ávísun á efnahagslega afturför Þórarinn Hjaltason,Þorkell Sigurlaugsson skrifar Skoðun Ef við stöndum upp er leikurinn búinn! Geirdís Hanna Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Tækifæri á vinnumarkaði Anna Margrét Bjarnadóttir skrifar Skoðun Hugleiðing á 1. maí. Steinar Harðarson skrifar Skoðun Virðum vinnu listafólks Jóna Hlíf Halldórsdóttir skrifar Skoðun Vilja stjórnvöld halda Grímsey í byggð? Ásthildur Sturludóttir skrifar Skoðun Hvers vegna eru vextirnir lágir, Dagur? Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Sjúkdómsgreining stjórnsýslunnar: Þegar valdafíkn tæmir ríkiskassann Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Bestum borgina fyrir skynsegið fólk! Olga Margrét Cilia skrifar Skoðun Pólland að verða efnahagsveldi - kallar eftir fleira fólki Jónas Guðmundsson skrifar Skoðun Lægri skattar eru réttlætismál fyrir ungt fólk Arnar Elvarsson skrifar Skoðun Ég lifi í draumi! Ingvar Örn Ákason skrifar Skoðun Neyðarkall úr Eyjum Hallgrímur Steinsson skrifar Skoðun Hvað er svona gott við að búa í Kópavogi? Sveinn Gíslason skrifar Skoðun Stytting vinnuvikunnar í Reykjavík tekin út í umferðartöfum Ari Edwald skrifar Skoðun Viltu græða sólarhring í hverjum mánuði? Hjördís Lára Hlíðberg skrifar Skoðun Nýr golfvöllur í Hafnarfirði Örn Geirsson skrifar Skoðun „Hvaða plön ertu með í sumar?“ Vigdís Ásgeirsdóttir 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 Barnamenning - Mikilvægt samkenndarafl Halldóra Rut Baldursdóttir,Lína Björg Tryggvadóttir skrifar
Skoðun Óhagkvæmar stórframkvæmdir eru ávísun á efnahagslega afturför Þórarinn Hjaltason,Þorkell Sigurlaugsson skrifar
Skoðun Sjúkdómsgreining stjórnsýslunnar: Þegar valdafíkn tæmir ríkiskassann Sigurður Sigurðsson skrifar