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 Af hverju skiptir máli að kjósa í Garðabæ? Bryndís Matthíasdóttir Skoðun Sorp víkur fyrir mannlífi Hjördís Ýr Johnson Skoðun Gerum Fjarðabyggð spennandi fyrir ungt fólk Anna Þórhildur Kristmundsdóttir,Júlíus Óli Jacobsen,Magnea María Jónudóttir,Þórunn Ólafsdóttir Skoðun Reykjavík þarf Regínu Alma D. Möller Skoðun Brostnar vonir í Kópavogi Sigrún Ólöf Ingólfsdóttir Skoðun Ábyrgð sveitarfélaga varpað á aðstandendur Jóna Elísabet Ottesen Skoðun Breytum þessu! Jón Guðni Guðmundsson Skoðun Ný Heiðmörk fyrir Reykvíkinga Sara Björg Sigurðardóttir Skoðun Fullveldið er falið í gagnaeign Hjörtur Smárason Skoðun Hvar á láglaunafólk að búa? Ábyrgð sveitarfélaga Róbert Farestveit,Jana Eir Víglundsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Breytum þessu! Jón Guðni Guðmundsson skrifar Skoðun Sorp víkur fyrir mannlífi Hjördís Ýr Johnson skrifar Skoðun Úr vörn í sókn: Reksturinn aldrei sterkari í Hveragerði Lárus Jónsson,Dagný Sif Sigurbjörnsdóttir,Jónas Guðnason skrifar Skoðun Af svifryki, strætó og sjálfstæðum krökkum Kristín Helga Schiöth skrifar Skoðun Gerum Fjarðabyggð spennandi fyrir ungt fólk Anna Þórhildur Kristmundsdóttir,Júlíus Óli Jacobsen,Magnea María Jónudóttir,Þórunn Ólafsdóttir skrifar Skoðun Af hverju skiptir máli að kjósa í Garðabæ? Bryndís Matthíasdóttir skrifar Skoðun Allir íbúar Kópavogs skipta máli Sigurlín Margrét Sigurðardóttir skrifar Skoðun Our home, our vote, our future Karen María Jónsdóttir skrifar Skoðun Er borgarlínan bókstafsins virði? Ævar Örn Jóhannsson skrifar Skoðun Borgarlínan er háskaleg tilraun Karólína Jónsdóttir skrifar Skoðun Af hverju flytjum við fólkið, í stað þjónustunnar? Sif Huld Albertsdóttir skrifar Skoðun Traustur fjárhagur er ekki tilviljun Anton Kári Halldórsson skrifar Skoðun Reykjavík þarf Regínu Alma D. Möller skrifar Skoðun Enginn á að standa einn Joanna (Asia) Mrowiec skrifar Skoðun Byggjum upp íbúðir fyrir ungt fólk og fyrstu kaupendur svo börnin geti flutt að heiman Hildur Rós Guðbjargardóttir skrifar Skoðun Sala á opinberum eignum Sigurður Kristinn Pálsson skrifar Skoðun Valdimar Víðisson hlustar: Það sem ég lærði af Coda Terminal Ragnar Þór Reynisson skrifar Skoðun Vörumst vinstri stjórn og eftirlíkingar í Hafnarfirði Einar Geir Þorsteinsson skrifar Skoðun Miðflokkurinn: Áform um uppbyggingu og bætur á sundlaugum Hafnarfjarðar Signý J. Tryggvadóttir skrifar Skoðun Lífsgæði fyrir alla - Áhersluatriði Öldungaráðs Viðreisnar Sverrir Kaaber skrifar Skoðun Kársnes á krossgötum Máni Þór Magnason skrifar Skoðun Samgöngumál í ólestri í Hafnarfirði - aðgerða þörf strax Árni Rúnar Þorvaldsson skrifar Skoðun Falið fagstarf frístundaheimila Hafdís Oddgeirsdóttir,Viktor Orri Þorsteinsson skrifar Skoðun Hvað verður um Ylju neyslurými? Bjartur Hrafn Jóhannsson,Hákon Skúlason skrifar Skoðun Áfram og upp Þorgerður Katrín Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Fráleitar tillögur um að einkavæða orkufyrirtækin okkar Jóhann Páll Jóhannsson skrifar Skoðun Kennarar þurfa ekki skammir heldur stuðning okkar Líf Magneudóttir skrifar Skoðun Ný Heiðmörk fyrir Reykvíkinga Sara Björg Sigurðardóttir skrifar Skoðun Gerum miðbæ Garðabæjar iðandi af lífi og menningu Vilmar Pétursson skrifar Skoðun Betri Hafnarfjörður Árni Stefán Guðjónsson 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.
Gerum Fjarðabyggð spennandi fyrir ungt fólk Anna Þórhildur Kristmundsdóttir,Júlíus Óli Jacobsen,Magnea María Jónudóttir,Þórunn Ólafsdóttir Skoðun
Hvar á láglaunafólk að búa? Ábyrgð sveitarfélaga Róbert Farestveit,Jana Eir Víglundsdóttir Skoðun
Skoðun Úr vörn í sókn: Reksturinn aldrei sterkari í Hveragerði Lárus Jónsson,Dagný Sif Sigurbjörnsdóttir,Jónas Guðnason skrifar
Skoðun Gerum Fjarðabyggð spennandi fyrir ungt fólk Anna Þórhildur Kristmundsdóttir,Júlíus Óli Jacobsen,Magnea María Jónudóttir,Þórunn Ólafsdóttir skrifar
Skoðun Byggjum upp íbúðir fyrir ungt fólk og fyrstu kaupendur svo börnin geti flutt að heiman Hildur Rós Guðbjargardóttir skrifar
Skoðun Miðflokkurinn: Áform um uppbyggingu og bætur á sundlaugum Hafnarfjarðar Signý J. Tryggvadóttir skrifar
Gerum Fjarðabyggð spennandi fyrir ungt fólk Anna Þórhildur Kristmundsdóttir,Júlíus Óli Jacobsen,Magnea María Jónudóttir,Þórunn Ólafsdóttir Skoðun
Hvar á láglaunafólk að búa? Ábyrgð sveitarfélaga Róbert Farestveit,Jana Eir Víglundsdóttir Skoðun