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 Leikjanámskeið fyrir fullorðna við Austurvöll Þórður Snær Júlíusson Skoðun Kaldar kveðjur frá Íslandi - á meðan Hörmungarnar halda áfram Hjálmtýr Heiðdal,Yousef Ingi Tamimi,Magnús Magnússon Skoðun Að mása sig hása til að tefja Ása Berglind Hjálmarsdóttir Skoðun Skýr og lausnamiðuð afstaða Framsóknar til veiðigjalda Ingibjörg Isaksen Skoðun Sparnaðarráð fyrir ferðalagið Svandís Edda Jónudóttir Skoðun Sál hvers samfélags birtist skýrast í því hvernig það annast börnin sín Diljá Ámundadóttir Zoëga Skoðun Samráðsdagar á Kjalarnesi Ævar Harðarson Skoðun Að mása eða fara í golf Jón Pétur Zimsen Skoðun Leiðréttum kerfisbundið misrétti Jónína Brynjólfsdóttir Skoðun Um styttingu vinnuvikunnar í leikskólum Reykjavíkurborgar, ákall um leiðréttingu Anna Margrét Ólafsdóttir,Hafdís Svansdóttir,Jónína Einarsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Atvinnufrelsi! Lilja Rafney Magnúsdóttir skrifar Skoðun Að mása eða fara í golf Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Leiðréttum kerfisbundið misrétti Jónína Brynjólfsdóttir skrifar Skoðun Leikjanámskeið fyrir fullorðna við Austurvöll Þórður Snær Júlíusson skrifar Skoðun Sparnaðarráð fyrir ferðalagið Svandís Edda Jónudóttir skrifar Skoðun Sál hvers samfélags birtist skýrast í því hvernig það annast börnin sín Diljá Ámundadóttir Zoëga skrifar Skoðun Kaldar kveðjur frá Íslandi - á meðan Hörmungarnar halda áfram Hjálmtýr Heiðdal,Yousef Ingi Tamimi,Magnús Magnússon skrifar Skoðun Samráðsdagar á Kjalarnesi Ævar Harðarson skrifar Skoðun Skýr og lausnamiðuð afstaða Framsóknar til veiðigjalda Ingibjörg Isaksen skrifar Skoðun Að mása sig hása til að tefja Ása Berglind Hjálmarsdóttir skrifar Skoðun Sjónarspil í Istanbul Gunnar Pálsson skrifar Skoðun Að vilja meira og meira, meira í dag en í gær Harpa Fönn Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Sjálfboðaliðinn er hornsteinninn Hannes S. Jónsson skrifar Skoðun Kallað eftir málefnalegri umræðu um kröfur um íslenskukunnáttu Eiríkur Rögnvaldsson skrifar Skoðun Gangast við mistökum Júlíus Birgir Jóhannsson skrifar Skoðun Um styttingu vinnuvikunnar í leikskólum Reykjavíkurborgar, ákall um leiðréttingu Anna Margrét Ólafsdóttir,Hafdís Svansdóttir,Jónína Einarsdóttir skrifar Skoðun Ríkisstjórnin ræðst gegn ferðaþjónustu bænda Lilja Rannveig Sigurgeirsdóttir skrifar Skoðun Að apa eða skapa Rósa Dögg Ægisdóttir skrifar Skoðun Að reyna að „tímasetja“ markaðinn - er það góð strategía? Baldvin Ingi Sigurðsson skrifar Skoðun Lífsnauðsynlegt aðgengi Bryndís Haraldsdóttir skrifar Skoðun Hvers vegna var Úlfar rekinn? Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Eru forsætisráðherra og ríkisstjórn hrædd við vilja fólksins; lýðræðið? Ole Anton Bieltvedt skrifar Skoðun Þegar við ætluðum að hitta Farage - Á Ísland að ganga í ESB? Sveinn Ólafsson skrifar Skoðun Sama steypan Ingólfur Sverrisson skrifar Skoðun Ofbeldi gagnvart eldra fólki Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Að taka ekki mark á sjálfum sér Kristinn Karl Brynjarsson skrifar Skoðun Betri borg Alexandra Briem skrifar Skoðun Að eiga sæti við borðið Grímur Grímsson skrifar Skoðun Hagnaðurinn sem við afsölum okkur: Af hverju salan á Íslandsbanka er samfélagslegt glapræði Karl Héðinn Kristjánsson skrifar Skoðun Íþróttir eru lykilinn Willum Þór Þórsson 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.
Kaldar kveðjur frá Íslandi - á meðan Hörmungarnar halda áfram Hjálmtýr Heiðdal,Yousef Ingi Tamimi,Magnús Magnússon Skoðun
Sál hvers samfélags birtist skýrast í því hvernig það annast börnin sín Diljá Ámundadóttir Zoëga Skoðun
Um styttingu vinnuvikunnar í leikskólum Reykjavíkurborgar, ákall um leiðréttingu Anna Margrét Ólafsdóttir,Hafdís Svansdóttir,Jónína Einarsdóttir Skoðun
Skoðun Sál hvers samfélags birtist skýrast í því hvernig það annast börnin sín Diljá Ámundadóttir Zoëga skrifar
Skoðun Kaldar kveðjur frá Íslandi - á meðan Hörmungarnar halda áfram Hjálmtýr Heiðdal,Yousef Ingi Tamimi,Magnús Magnússon skrifar
Skoðun Kallað eftir málefnalegri umræðu um kröfur um íslenskukunnáttu Eiríkur Rögnvaldsson skrifar
Skoðun Um styttingu vinnuvikunnar í leikskólum Reykjavíkurborgar, ákall um leiðréttingu Anna Margrét Ólafsdóttir,Hafdís Svansdóttir,Jónína Einarsdóttir skrifar
Skoðun Eru forsætisráðherra og ríkisstjórn hrædd við vilja fólksins; lýðræðið? Ole Anton Bieltvedt skrifar
Skoðun Hagnaðurinn sem við afsölum okkur: Af hverju salan á Íslandsbanka er samfélagslegt glapræði Karl Héðinn Kristjánsson skrifar
Kaldar kveðjur frá Íslandi - á meðan Hörmungarnar halda áfram Hjálmtýr Heiðdal,Yousef Ingi Tamimi,Magnús Magnússon Skoðun
Sál hvers samfélags birtist skýrast í því hvernig það annast börnin sín Diljá Ámundadóttir Zoëga Skoðun
Um styttingu vinnuvikunnar í leikskólum Reykjavíkurborgar, ákall um leiðréttingu Anna Margrét Ólafsdóttir,Hafdís Svansdóttir,Jónína Einarsdóttir Skoðun