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 Eftir Kveiksþátt Anna Björg Jónsdóttir,Hjördís Halldóra Sigurðardóttir Skoðun Ríkið vill minnst tvö og hálft ár milli barnanna þinna Karítas Ólafsdóttir Skoðun Flokkur fólksins tekur í handbremsuna Eyjólfur Ármannsson Skoðun Cornell og klefamenning Olga Björt Þórðardóttir Skoðun Menning er ekki bisnessplan Birgir Þórarinsson Skoðun Þorum við að banna Airbnb eða erum við líka siðferðislegir hugleysingjar? Helen Ólafsdóttir Skoðun Getur Gufunesið talist skapandi hverfi ef Listhúsið lokar? Narfi Þorsteinsson Skoðun Bakslag fyrir barnafjölskyldur í Hafnarfirði Valdimar Víðisson Skoðun Þorum við að tala um sorgina? Stefán Már Gunnlaugsson Skoðun Réttindi eiga að vera raunveruleg Þorgerður Katrín Gunnarsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Stríð Rússlands gegn utanríkisviðskiptum Úkraínu er stríð gegn fæðuöryggi heimsins Clara Ganslandt skrifar Skoðun Sjónvarpið 60 ára: Þögnin segir líka sögu Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Takk Hörður Jóhann Páll Jóhannsson skrifar Skoðun Firrur um aflareglu fyrir þorsk Ásgeir Daníelsson skrifar Skoðun EES málið, ESA og fullveldi Íslands og tími komin til varna Eggert Guðmundsson skrifar Skoðun Sýnum viljann í verki Aðalbjörg Stefanía Helgadóttir skrifar Skoðun Bókun 35 – þegar molnar undan stjórnkerfinu Aðalsteinn Júlíus Magnússon skrifar Skoðun Pínu sársauki á unga fólkið? Helgi Bárðarson skrifar Skoðun Austurland margborgar sig Ragnar Sigurðsson skrifar Skoðun Þorum við að tala um sorgina? Stefán Már Gunnlaugsson skrifar Skoðun Verklokafælni stjórnvalda Kjartan Björgvinsson skrifar Skoðun Við getum gert betur Hulda Brá Magnadóttir skrifar Skoðun Hverjum er frelsið ætlað? Guðný S. Bjarnadóttir skrifar Skoðun Bakslag fyrir barnafjölskyldur í Hafnarfirði Valdimar Víðisson skrifar Skoðun Þorum við að banna Airbnb eða erum við líka siðferðislegir hugleysingjar? Helen Ólafsdóttir skrifar Skoðun Skattfé er einnota Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Forvarnadagurinn er í dag María Heimisdóttir skrifar Skoðun Af hverju má ég ekki eiga Chihuahua af því að ég bý í húsnæði fyrir fatlað fólk? Ingibjörg Dóra Scheving Bjarnadóttir skrifar Skoðun Réttindi eiga að vera raunveruleg Þorgerður Katrín Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Flokkur fólksins tekur í handbremsuna Eyjólfur Ármannsson skrifar Skoðun Áramótaheit ríkisstjórnarinnar Helgi Brynjarsson skrifar Skoðun Menning er ekki bisnessplan Birgir Þórarinsson skrifar Skoðun Þegar allt verður þjónusta Valerio Gargiulo skrifar Skoðun Ríkið vill minnst tvö og hálft ár milli barnanna þinna Karítas Ólafsdóttir skrifar Skoðun Hvenær eru kjósendur blekktir? Gunnar Ármannsson skrifar Skoðun Cornell og klefamenning Olga Björt Þórðardóttir skrifar Skoðun Eftir Kveiksþátt Anna Björg Jónsdóttir,Hjördís Halldóra Sigurðardóttir skrifar Skoðun Almannatryggingar í 90 ár Alma D. Möller skrifar Skoðun Frá styrkjum til stefnumótunar Hrönn Ingólfsdóttir skrifar Skoðun Boltinn er hjá ykkur Matthías Bjarnason 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 Stríð Rússlands gegn utanríkisviðskiptum Úkraínu er stríð gegn fæðuöryggi heimsins Clara Ganslandt skrifar
Skoðun Þorum við að banna Airbnb eða erum við líka siðferðislegir hugleysingjar? Helen Ólafsdóttir skrifar
Skoðun Af hverju má ég ekki eiga Chihuahua af því að ég bý í húsnæði fyrir fatlað fólk? Ingibjörg Dóra Scheving Bjarnadóttir skrifar