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 Þorgerður leitar ESB-stuðnings úr ótrúlegustu áttum Júlíus Valsson Skoðun Getum við lært af Bjarti í Sumarhúsum? Berglind Guðmundsdóttir Skoðun Þegar sorg verður valdatæki Inga Valgerður Henriksen Bergdal Skoðun Hvalir éta frá okkur fiskinn? Valgerður Árnadóttir Skoðun Þegar líf er í húfi Jón Gunnar Jónsson Skoðun Hættu að skipta þér af! Sigurður Árni Reynisson Skoðun Stígum ölduna saman Víglundur Laxdal Skoðun Svartkimi samfélagsins: Þegar tveir heimar mætast í yfirheyrsluherberginu Davíð Bergmann Skoðun Leikrit fáránleikans á Hverfisgötu Davíð Bergmann Skoðun Halldór 06.06.26. Halldór Skoðun Skoðun Svartkimi samfélagsins: Þegar tveir heimar mætast í yfirheyrsluherberginu Davíð Bergmann skrifar Skoðun Þegar sorg verður valdatæki Inga Valgerður Henriksen Bergdal skrifar Skoðun Hvalir éta frá okkur fiskinn? Valgerður Árnadóttir skrifar Skoðun Stígum ölduna saman Víglundur Laxdal skrifar Skoðun Þegar líf er í húfi Jón Gunnar Jónsson skrifar Skoðun Getum við lært af Bjarti í Sumarhúsum? Berglind Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Þorgerður leitar ESB-stuðnings úr ótrúlegustu áttum Júlíus Valsson skrifar Skoðun Leikrit fáránleikans á Hverfisgötu Davíð Bergmann skrifar Skoðun Forsætisráðherra talar um virðingu, en hvað með starfsfólk heilbrigðiseftirlitsins? Ásmundur E. Þorkelsson,Sigrún Guðmundsdóttir,Hörður Þorsteinsson skrifar Skoðun Hættu að skipta þér af! Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun People have the power? Benedikta Guðrún Svavarsdóttir skrifar Skoðun Sumarið er tíminn…. en ekki fyrir öll börn Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Kæru landar - Af hverju eigum við að segja JÁ í ágúst? Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar Skoðun Forgangsröðun fjár úti í skurði Diljá Matthíasardóttir skrifar Skoðun Staða Grindavíkur Bryndís Haraldsdóttir skrifar Skoðun Raunhæf leið til að bæta heilbrigðiseftirlit Kolbrún Georgsdóttir skrifar Skoðun Fyrstu fasteignakaup sjaldan verið aðgengilegri Víðir Arnar Kristjánsson skrifar Skoðun Ferðaþjónustan 2026: Vöxturinn er ekki lengur sjálfgefinn Herborg Svana Hjelm skrifar Skoðun Hvar liggja mörkin? Dagmar Valsdóttir skrifar Skoðun Hversu mikið af varnarefnum er í matnum þínum? Anna Lind Fells skrifar Skoðun Tveir öfgamenn ganga inn á bar... Ólafur Hauksson skrifar Skoðun Hildarleikur Hjálmtýr Heiðdal skrifar Skoðun Frístundastarf skiptir máli - líka á sumrin ! Steinn Jóhannsson,Soffía Pálsdóttir ,Jakob Frímann Þorsteinsson skrifar Skoðun Börn send fram og til baka Lúðvík Júlíusson skrifar Skoðun Flugfélög og styrkur stéttarfélaga, traust og tryggð Matthías Arngrímsson skrifar Skoðun Framkvæmdastjórar SA styðja hækkun kostnaðar við opinbert eftirlit Hörður Þorsteinsson skrifar Skoðun Þekking sem mótar land, byggð og samfélag Þórður Már Sigfússon skrifar Skoðun „Þegar þekking skapar ábyrgð. Hvað myndi Mannréttindadómstóll Evrópu segja um Seyðisfjörð?“ Lárus Bjarnason skrifar Skoðun Hvað gerist þegar barn hættir að treysta fullorðnum? Valerio Gargiulo skrifar Skoðun Til hvers var barist og hver situr að aflanum? Halldór Jörgen Olesen 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 Svartkimi samfélagsins: Þegar tveir heimar mætast í yfirheyrsluherberginu Davíð Bergmann skrifar
Skoðun Forsætisráðherra talar um virðingu, en hvað með starfsfólk heilbrigðiseftirlitsins? Ásmundur E. Þorkelsson,Sigrún Guðmundsdóttir,Hörður Þorsteinsson skrifar
Skoðun Frístundastarf skiptir máli - líka á sumrin ! Steinn Jóhannsson,Soffía Pálsdóttir ,Jakob Frímann Þorsteinsson skrifar
Skoðun Framkvæmdastjórar SA styðja hækkun kostnaðar við opinbert eftirlit Hörður Þorsteinsson skrifar
Skoðun „Þegar þekking skapar ábyrgð. Hvað myndi Mannréttindadómstóll Evrópu segja um Seyðisfjörð?“ Lárus Bjarnason skrifar