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? Sendu okkur póst. Senda grein Nýsköpun og rannsóknir Mest lesið Pistil eftir frétt um Davíð Tómas körfuknattleiksdómara Sigurður Ólafur Kjartansson Skoðun Suður-Íslendinga sögurnar Hans Birgisson Skoðun Bullandi hallarekstur í Hafnarfirði Jón Ingi Hákonarson Skoðun Villa um fyrir bæjarbúum Vilhjálmur Árnason Skoðun Hættulegustu tækin í umferðinni Eva Hauksdóttir Skoðun Olíufyrirtækin vissu Guðni Freyr Öfjörð Skoðun Styrkjum stöðu leigjenda Kristján Þórður Snæbjarnarson Skoðun Hvað myndi Sesselja segja? Hallbjörn V. Fríðhólm Skoðun Hafrannsóknastofnun leggur til 95 prósent samdrátt í sjókvíaeldi á laxi Jón Kaldal Skoðun Stöndum vörð um tónlistarmenntun barna og ungmenna – opið bréf til borgarstjóra Sigrún Grendal Skoðun Skoðun Skoðun Af hverju ættum við að stunda geðrækt, rétt eins og líkamsrækt? Sigrún Þóra Sveinsdóttir skrifar Skoðun Villa um fyrir bæjarbúum Vilhjálmur Árnason skrifar Skoðun Olíufyrirtækin vissu Guðni Freyr Öfjörð skrifar Skoðun Pistil eftir frétt um Davíð Tómas körfuknattleiksdómara Sigurður Ólafur Kjartansson skrifar Skoðun Bullandi hallarekstur í Hafnarfirði Jón Ingi Hákonarson skrifar Skoðun Styrkjum stöðu leigjenda Kristján Þórður Snæbjarnarson skrifar Skoðun Hættulegustu tækin í umferðinni Eva Hauksdóttir skrifar Skoðun Hvað myndi Sesselja segja? Hallbjörn V. Fríðhólm skrifar Skoðun Vaxtastefna Seðlabankans – á kostnað launafólks Hilmar Harðarson skrifar Skoðun Suður-Íslendinga sögurnar Hans Birgisson skrifar Skoðun Íhlutun Bandaríkjanna í Venesúela: Auðlindaránið í heimsvaldastefnunni og hræsnin í „stríðinu gegn fíkniefnum“ Sæþór Benjamín Randalsson skrifar Skoðun Stöndum vörð um tónlistarmenntun barna og ungmenna – opið bréf til borgarstjóra Sigrún Grendal skrifar Skoðun Hafrannsóknastofnun leggur til 95 prósent samdrátt í sjókvíaeldi á laxi Jón Kaldal skrifar Skoðun Velkomin til Helvítis Guðný Gústafsdóttir skrifar Skoðun Olíuleit við Ísland? Hallgrímur Óskarsson skrifar Skoðun Hækka launin þín þegar fasteignamatið á íbúðinni þinni hækkar? Daði Freyr Ólafsson skrifar Skoðun Hvað mun Pútín gera næst með því að ögra samstöðu NATO?: Rússnesk innrás í lofthelgi NATO og hlutverk Íslands í öryggi bandalagsins Jun Þór Morikawa skrifar Skoðun Manneklan er víða Brynhildur Bolladóttir skrifar Skoðun Sótt að hagsmunum atvinnulausra Steinar Harðarson skrifar Skoðun Framtíðarskipulag Keldnalands er ekki útópía – og þaðan af síður dystópía Birkir Ingibjartsson skrifar Skoðun Launamunur kynjanna eykst – Hvar liggur ábyrgðin? Kolbrún Halldórsdóttir skrifar Skoðun Þegar sannleikurinn verður fórnarlamb Davíð Bergmann skrifar Skoðun Gefum íslensku séns – að tala íslensku við alla Halla Signý Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Réttnefni: Viðbragð við upplýsingaóreiðu Jón Þór Sigurðsson skrifar Skoðun Farsæl framfaraskref á Sólheimum Sigurjón Örn Þórsson skrifar Skoðun Austurland – þrælanýlenda Íslands Björn Ármann Ólafsson skrifar Skoðun Gervigreindin stöðluð - öryggisins vegna Hanna Kristín Skaftadóttir,Helga Sigrún Harðardóttir skrifar Skoðun Frelsi, framtíð og vistvænar samgöngur: Hvers vegna Ísland þarf að hugsa stærra Sigurborg Ósk Haraldsdóttir skrifar Skoðun Atvinnustefna er alvöru mál Jóhannes Þór Skúlason skrifar Skoðun 1984 og Hunger Games á sama sviðinu Sigríður Svanborgardóttir 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.
Stöndum vörð um tónlistarmenntun barna og ungmenna – opið bréf til borgarstjóra Sigrún Grendal Skoðun
Skoðun Af hverju ættum við að stunda geðrækt, rétt eins og líkamsrækt? Sigrún Þóra Sveinsdóttir skrifar
Skoðun Pistil eftir frétt um Davíð Tómas körfuknattleiksdómara Sigurður Ólafur Kjartansson skrifar
Skoðun Íhlutun Bandaríkjanna í Venesúela: Auðlindaránið í heimsvaldastefnunni og hræsnin í „stríðinu gegn fíkniefnum“ Sæþór Benjamín Randalsson skrifar
Skoðun Stöndum vörð um tónlistarmenntun barna og ungmenna – opið bréf til borgarstjóra Sigrún Grendal skrifar
Skoðun Hafrannsóknastofnun leggur til 95 prósent samdrátt í sjókvíaeldi á laxi Jón Kaldal skrifar
Skoðun Hvað mun Pútín gera næst með því að ögra samstöðu NATO?: Rússnesk innrás í lofthelgi NATO og hlutverk Íslands í öryggi bandalagsins Jun Þór Morikawa skrifar
Skoðun Framtíðarskipulag Keldnalands er ekki útópía – og þaðan af síður dystópía Birkir Ingibjartsson skrifar
Skoðun Gervigreindin stöðluð - öryggisins vegna Hanna Kristín Skaftadóttir,Helga Sigrún Harðardóttir skrifar
Skoðun Frelsi, framtíð og vistvænar samgöngur: Hvers vegna Ísland þarf að hugsa stærra Sigurborg Ósk Haraldsdóttir skrifar
Stöndum vörð um tónlistarmenntun barna og ungmenna – opið bréf til borgarstjóra Sigrún Grendal Skoðun