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 Menntakerfið pólitískur leikvöllur? Anna Kristín Sigurðardóttir Skoðun Stjórnarformaður RÚV bregður sér í gervi Ragnars Reykás Guðmundur Halldór Björnsson Skoðun PISA: Þegar allir þurfa létti, hver heldur þá utan um barnið? Helgi S. Karlsson Skoðun Hvað gerir sveitarstjórn Múlaþings nú? Magnús Guðmundsson Skoðun Hver ver æru hins látna? Theódór Skúli Halldórsson Skoðun DARVO: Sálfélagslegur glundroði Hrafnhildur Kjerúlf Sigmarsdóttir Skoðun Minkasynd Framsóknar- og Sjálfstæðisflokks Rósa Líf Darradóttir Skoðun Foreldrar, hjálpum börnum að verða lesendur Guðmundur Engilbertsson Skoðun Hvað er til ráða? Davíð Már Sigurðsson Skoðun Þversögn íslenskra varna Arnór SIgurjónsson Skoðun Skoðun Skoðun Hvaða lærdóm má draga af ferðavenjukönnun 2025? Þórarinn Hjaltason skrifar Skoðun Þversögn íslenskra varna Arnór SIgurjónsson skrifar Skoðun Stjórnarformaður RÚV bregður sér í gervi Ragnars Reykás Guðmundur Halldór Björnsson skrifar Skoðun PISA: Þegar allir þurfa létti, hver heldur þá utan um barnið? Helgi S. Karlsson skrifar Skoðun Hver ver æru hins látna? Theódór Skúli Halldórsson skrifar Skoðun DARVO: Sálfélagslegur glundroði Hrafnhildur Kjerúlf Sigmarsdóttir skrifar Skoðun Menntakerfið pólitískur leikvöllur? Anna Kristín Sigurðardóttir skrifar Skoðun Hvað er til ráða? Davíð Már Sigurðsson skrifar Skoðun Hvað gerir sveitarstjórn Múlaþings nú? Magnús Guðmundsson skrifar Skoðun Hvað þarf að laga á Íslandi – hver ber ábyrgð? Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar Skoðun Þegar andstæðingum eru eignuð orð Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Foreldrar, hjálpum börnum að verða lesendur Guðmundur Engilbertsson skrifar Skoðun Minkasynd Framsóknar- og Sjálfstæðisflokks Rósa Líf Darradóttir skrifar Skoðun Síðan hvenær er ég enginn? Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Af bíómiðum og baðlónum María Rut Ágústsdóttir skrifar Skoðun Hvað verður minna þegar ríkið tekur meira? Íris Ósk Gísladóttir skrifar Skoðun Hver er okkar Napóleon Bónaparte? Gunnar Alexander Ólafsson skrifar Skoðun Samfélagsumræðan og nunnan Ingibjörg Gunnlaugsdóttir skrifar Skoðun 0,01% er ekki undanþága frá ábyrgð Haukur Logi Jóhannsson skrifar Skoðun Óréttlæti lífeyriskerfisins gagnvart ungu fólki Kjartan Björgvinsson skrifar Skoðun Við erum froskar í vatni sem nálgast suðu Isla Sweet,Jóhanna Malen Skúladóttir skrifar Skoðun Sögulegt skref fyrir dýr í Danmörku Linda Karen Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Áður en við greinum barn þurfum við að skilja allt barnið Tara Khoshkhoo skrifar Skoðun Samfélagslegt samtal er forsenda inngildingar í skólastarfi Helga Þórey Júlíudóttir,Sædís Ósk Harðardóttir skrifar Skoðun Þegar tengsl geta skipt sköpum Steinunn Bergmann,María Björk Ingvadóttir skrifar Skoðun Háskólamenntun á útsölu! Tombóluprís – allt á að seljast. Hrafnkell Tumi Kolbeinsson skrifar Skoðun Má þjóðin aðeins fá að anda? Margrét Högnadóttir skrifar Skoðun EES er ekki eina leiðin og kannski ekki sú skynsamlegasta lengur Eggert Guðmundsson skrifar Skoðun Hver fær að skilgreina hvað þjóðin sagði? Hilmar Kristinsson skrifar Skoðun Fjórfrelsið og EES fyrir Ísland Aðalsteinn Júlíus Magnússon 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 Samfélagslegt samtal er forsenda inngildingar í skólastarfi Helga Þórey Júlíudóttir,Sædís Ósk Harðardóttir skrifar
Skoðun Háskólamenntun á útsölu! Tombóluprís – allt á að seljast. Hrafnkell Tumi Kolbeinsson skrifar