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 Má þjóðin aðeins fá að anda? Margrét Högnadóttir Skoðun Háskólamenntun á útsölu! Tombóluprís – allt á að seljast. Hrafnkell Tumi Kolbeinsson Skoðun Er í alvöru engin þörf á að laga Ísland? Þórður Snær Júlíusson Skoðun Áður en við greinum barn þurfum við að skilja allt barnið Tara Khoshkhoo Skoðun Sögulegt skref fyrir dýr í Danmörku Linda Karen Gunnarsdóttir Skoðun EES er ekki eina leiðin og kannski ekki sú skynsamlegasta lengur Eggert Guðmundsson Skoðun Þegar tengsl geta skipt sköpum Steinunn Bergmann,María Björk Ingvadóttir Skoðun Samfélagslegt samtal er forsenda inngildingar í skólastarfi Helga Þórey Júlíudóttir,Sædís Ósk Harðardóttir Skoðun Óréttlæti lífeyriskerfisins gagnvart ungu fólki Kjartan Björgvinsson Skoðun Hvað gætum við gert fyrir 112 milljarða? Dagur B. Eggertsson Skoðun Skoðun Skoðun Óréttlæti lífeyriskerfisins gagnvart ungu fólki Kjartan Björgvinsson skrifar Skoðun Við erum froskar í vatni sem nálgast suðu Isla Sweet,Jóhanna Malen Skúladóttir skrifar Skoðun Sögulegt skref fyrir dýr í Danmörku Linda Karen Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Áður en við greinum barn þurfum við að skilja allt barnið Tara Khoshkhoo skrifar Skoðun Samfélagslegt samtal er forsenda inngildingar í skólastarfi Helga Þórey Júlíudóttir,Sædís Ósk Harðardóttir skrifar Skoðun Þegar tengsl geta skipt sköpum Steinunn Bergmann,María Björk Ingvadóttir skrifar Skoðun Háskólamenntun á útsölu! Tombóluprís – allt á að seljast. Hrafnkell Tumi Kolbeinsson skrifar Skoðun Má þjóðin aðeins fá að anda? Margrét Högnadóttir skrifar Skoðun EES er ekki eina leiðin og kannski ekki sú skynsamlegasta lengur Eggert Guðmundsson skrifar Skoðun Hver fær að skilgreina hvað þjóðin sagði? Hilmar Kristinsson skrifar Skoðun Fjórfrelsið og EES fyrir Ísland Aðalsteinn Júlíus Magnússon skrifar Skoðun Já heilbrigðisráðherra - sóknarfærin eru mörg þegar kemur að lýðheilsu barna Halla Þorvaldsdóttir skrifar Skoðun Að PISA upp í vindinn – getur gervigreind þýtt námsefni fyrir börn? Steinþór Steingrímsson skrifar Skoðun Öldungaráð Reykjavíkurborgar tekið úr sambandi Viðar Eggertsson skrifar Skoðun Stöðugleiki á leigumarkaði Benedikt S. Benediktsson skrifar Skoðun Hálfsársuppgjör staðfestir áhyggjur af fjármálum Seltjarnarness Kristinn Ólafsson skrifar Skoðun 5,2% gjaldahækkanir – skýr skilaboðin inn á vinnumarkaðinn Bryndís Haraldsdóttir skrifar Skoðun Hvað gætum við gert fyrir 112 milljarða? Dagur B. Eggertsson skrifar Skoðun Hamingjuóskir til allra sem sögðu nei Einar Helgason skrifar Skoðun Þegar allt fer aftur á fullt – munum eftir fólkinu Ingunn Björk Vilhjálmsdóttir skrifar Skoðun Börnin sem mæta afgangi Jón Ferdínand Estherarson skrifar Skoðun Læsi er sameiginleg ábyrgð og fjárfesting til framtíðar Sædís Ósk Harðardóttir skrifar Skoðun PISA - Viljum við árangur án erfiðisins? Hjálmar Bogi Hafliðason skrifar Skoðun Hvers eiga fatlaðir og foreldrar þeirra að gjalda? Margrét Össurardóttir skrifar Skoðun Alvöru eða sérhæfðir kennarar Svava Björg Mörk skrifar Skoðun Er í alvöru engin þörf á að laga Ísland? Þórður Snær Júlíusson skrifar Skoðun Sniðgöngum öll Ragnhildur Hólmgeirsdóttir,Hólmfríður Jónsdóttir,Daníel Þór Bjarnason,Oddný Björg Rafnsdóttir,Salvör Gullbrá Þórarinsdóttir,Þorbjörg Ída Ívarsdóttir skrifar Skoðun Getum við plís lagt niður Fjölmiðlanefnd Daníel Hjörvar Guðmundsson skrifar Skoðun Gulur september – styðjum hvert annað Soffía Magnúsdóttir skrifar Skoðun Hatur í garð gyðinga Árni Már Jensson 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.
Samfélagslegt samtal er forsenda inngildingar í skólastarfi Helga Þórey Júlíudóttir,Sædís Ósk Harðardóttir Skoðun
Skoðun Samfélagslegt samtal er forsenda inngildingar í skólastarfi Helga Þórey Júlíudóttir,Sædís Ósk Harðardóttir skrifar
Skoðun Háskólamenntun á útsölu! Tombóluprís – allt á að seljast. Hrafnkell Tumi Kolbeinsson skrifar
Skoðun Já heilbrigðisráðherra - sóknarfærin eru mörg þegar kemur að lýðheilsu barna Halla Þorvaldsdóttir skrifar
Skoðun Að PISA upp í vindinn – getur gervigreind þýtt námsefni fyrir börn? Steinþór Steingrímsson skrifar
Skoðun Hálfsársuppgjör staðfestir áhyggjur af fjármálum Seltjarnarness Kristinn Ólafsson skrifar
Skoðun Sniðgöngum öll Ragnhildur Hólmgeirsdóttir,Hólmfríður Jónsdóttir,Daníel Þór Bjarnason,Oddný Björg Rafnsdóttir,Salvör Gullbrá Þórarinsdóttir,Þorbjörg Ída Ívarsdóttir skrifar
Samfélagslegt samtal er forsenda inngildingar í skólastarfi Helga Þórey Júlíudóttir,Sædís Ósk Harðardóttir Skoðun