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 Fremst í yfirbyggingu Lísbet Sigurðardóttir Skoðun Opið bréf til Ingu Sæland Skoðun Hér er fúsk, um fúsk, frá fúski til fúsks Benedikta Guðrún Svavarsdóttir Skoðun Hvað er áminningarskylda? Hrafnhildur Kristinsdóttir Skoðun Litla gula hænan biður Ingu Sæland um að vanda sig, fjöregg þjóðarinnar er í húfi Rakel Linda Kristjánsdóttir Skoðun Brennum bækur! Henry Alexander Henrysson Skoðun Hvernig á ekki að nota gervigreind! Karl Thoroddsen Skoðun Gestalisti elítunnar Óðinn Freyr Baldursson Skoðun Amma er farin í „sveitina”… Bryndís Rut Logadóttir Skoðun Er ekki komið nóg af þessum mannréttindum? Olga Margrét Cilia Skoðun Skoðun Skoðun Kerfisbreytingar mega ekki bitna á börnum Steinunn Bergmann skrifar Skoðun Þeir fiska sem róa Þorgerður Katrín Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Gerum hlutina almennilega! Óðinn Svan Óðinsson,Geir Kristinn Aðalsteinsson skrifar Skoðun Syrtir að í sögu Hóla í Hjaltadal Hjalti Pálsson frá Hofi skrifar Skoðun Óseðjandi útvistunarblæti Samfylkingar og Vinstrisins (1/3) Guðröður Atli Jónsson skrifar Skoðun Hér er fúsk, um fúsk, frá fúski til fúsks Benedikta Guðrún Svavarsdóttir skrifar Skoðun Litla gula hænan biður Ingu Sæland um að vanda sig, fjöregg þjóðarinnar er í húfi Rakel Linda Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Amma er farin í „sveitina”… Bryndís Rut Logadóttir skrifar Skoðun Brennum bækur! Henry Alexander Henrysson skrifar Skoðun Hvað er áminningarskylda? Hrafnhildur Kristinsdóttir skrifar Skoðun Mætti vera sammála sjálfum sér Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Gestalisti elítunnar Óðinn Freyr Baldursson skrifar Skoðun Hvernig á ekki að nota gervigreind! Karl Thoroddsen skrifar Skoðun Fremst í yfirbyggingu Lísbet Sigurðardóttir skrifar Skoðun Kennsla Jesú—Sæluboð Fjallræðunnar Sigurvin Lárus Jónsson skrifar Skoðun Fjárhagslegt sjálfstæði Seltjarnarness í hættu Kristinn Ólafsson skrifar Skoðun Hingað til náms. Hér til framtíðar Berglind Ósk Guðmundsdóttir, Þorsteinn Kristjánsson skrifar Skoðun Þegar sjóndeildarhringurinn verður 360 gráður - Framhaldsnám getur breytt meiru en bara þekkingu Sólveig Gylfadóttir skrifar Skoðun Klíkur, kunningsskapur og brostið traust á Nesinu Páll Kári Pálsson skrifar Skoðun „Dagsskipun kerfisins“ Helgi Áss Grétarsson skrifar Skoðun Er ekki komið nóg af þessum mannréttindum? Olga Margrét Cilia skrifar Skoðun Ertu íslenskuvinur? Védís Ragnheiðardóttir skrifar Skoðun Ríkisstjórn útúrsnúninga? Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar Skoðun Við getum ekki firrt okkur ábyrgð Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir skrifar Skoðun Samfella í verki - Framtíðarsýn Okkar Hveragerðis Sandra Lind Brynjarsdóttir,Jónas Guðnason ,Dagný Sif Sigurbjörnsdóttir,Lárus Jónsson skrifar Skoðun Virðingaleysi í samfélaginu Marta Wieczorek skrifar Skoðun Ertu Jón eða séra Jón? Guðný Björk Pálmadóttir skrifar Skoðun Læra nemendur meira ef skóladögum fjölgar? Sigrún Ólöf Ingólfsdóttir skrifar Skoðun Ísland í Evrópusambandinu Jón Frímann Jónsson skrifar Skoðun Ógnir núna ekkert á við áhættu framtíðar Jóhanna Hlín Auðunsdóttir 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.
Litla gula hænan biður Ingu Sæland um að vanda sig, fjöregg þjóðarinnar er í húfi Rakel Linda Kristjánsdóttir Skoðun
Skoðun Litla gula hænan biður Ingu Sæland um að vanda sig, fjöregg þjóðarinnar er í húfi Rakel Linda Kristjánsdóttir skrifar
Skoðun Hingað til náms. Hér til framtíðar Berglind Ósk Guðmundsdóttir, Þorsteinn Kristjánsson skrifar
Skoðun Þegar sjóndeildarhringurinn verður 360 gráður - Framhaldsnám getur breytt meiru en bara þekkingu Sólveig Gylfadóttir skrifar
Skoðun Ríkisstjórn útúrsnúninga? Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar
Skoðun Samfella í verki - Framtíðarsýn Okkar Hveragerðis Sandra Lind Brynjarsdóttir,Jónas Guðnason ,Dagný Sif Sigurbjörnsdóttir,Lárus Jónsson skrifar
Litla gula hænan biður Ingu Sæland um að vanda sig, fjöregg þjóðarinnar er í húfi Rakel Linda Kristjánsdóttir Skoðun