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 Dregur til tíðinda Hannes Pétursson Skoðun Er 25% lækkun á matvælum raunhæf með evru? Sveinn Atli Gunnarsson Skoðun Á úfnum sjó eða lygnum Daði Már Kristófersson Skoðun Fólkið sem þurrkaði út heilbrigðiseftirlitið Pétur Halldórsson Skoðun Aðflæðisvandinn Finnur Pálmi Magnússon Skoðun Fæðingarorlof á ekki að kosta fólk starfið Árni B. Björnsson,Bjarki Ómarsson Skoðun Milli tveggja kosta - Efnahagslegt staðreyndatékk á framtíð Íslands Sigurður Sigurðsson Skoðun Ísland fær martröð (örsaga) Guðmunda G. Guðmundsdóttir Skoðun Upplýsingaóreiða formanns utanríkismálanefndar Erna Bjarnadóttir Skoðun Stækkar skrifræðið við inngöngu í ESB? Tölurnar segja annað Halldór Jörgen Olesen Skoðun Skoðun Skoðun Stefna og innleiðing hennar á óvissutímum Jóhanna Gunnþóra Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Hinar myrku hliðar deilds fullveldis: Sýndaráhrif og uppgjöf smáríkis Eggert Sigurbergsson skrifar Skoðun Stækkar skrifræðið við inngöngu í ESB? Tölurnar segja annað Halldór Jörgen Olesen skrifar Skoðun Á úfnum sjó eða lygnum Daði Már Kristófersson skrifar Skoðun Fæðingarorlof á ekki að kosta fólk starfið Árni B. Björnsson,Bjarki Ómarsson skrifar Skoðun Ísland fær martröð (örsaga) Guðmunda G. Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Er 25% lækkun á matvælum raunhæf með evru? Sveinn Atli Gunnarsson skrifar Skoðun Aðflæðisvandinn Finnur Pálmi Magnússon skrifar Skoðun Milli tveggja kosta - Efnahagslegt staðreyndatékk á framtíð Íslands Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Fólkið sem þurrkaði út heilbrigðiseftirlitið Pétur Halldórsson skrifar Skoðun Sjálfbærni sem drifkraftur verðmætasköpunar Jón Gunnarsson,Sara Júlía Baldvinsdóttir,Helga Margrét Óskarsdóttir,Júlía Huang,Jóhanna Sól Erlendsdóttir,Ólöf Helga Þórmundsdóttir,Alda Marín Jóhannsdóttir,Jóna Rut Vignir,Pétur Melax,Rakel Sara Magnúsdóttir skrifar Skoðun Upplýsingaóreiða formanns utanríkismálanefndar Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Millistjórnendur standa frammi fyrir stærstu breytingu vinnumarkaðarins Gísli Rafn Ólafsson skrifar Skoðun Framtíð menntastofnana á Akureyri varðar okkur öll Berglind Ósk Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Vex Ísland í eina átt? Hjálmar Bogi Hafliðason skrifar Skoðun Dregur til tíðinda Hannes Pétursson skrifar Skoðun Þegar strákar og menn hætta að svara Steindór Þórarinsson skrifar Skoðun Mikilvægir áfangar í orkumálum Vestfjarða Arna Lára Jónsdóttir skrifar Skoðun Spænski draumurinn – Ungt fólk í leit af sól, rólegheitum og eigið fé Hans Birgisson skrifar Skoðun Gervigreind í ráðningum - stuðningur eða staðgengill? Helga Jóhanna Oddsdóttir skrifar Skoðun Opinber gögn eru þjóðarauðlind – ríkið verður að mynda eigið mállíkan Haukur Arnþórsson skrifar Skoðun Hraðtíska kallar á aðgerðir Norðurlanda Bryndís Haraldsdóttir skrifar Skoðun Fíllinn í stofunni Eldur Smári Kristinsson skrifar Skoðun Framtíð heilbrigðisþjónustu á Akureyri er í sjónmáli Sindri S. Kristjánsson skrifar Skoðun Engar formlegar aðlögunarviðræður við ESB mögulegar án umsóknar Íslands um aðild Júlíus Valsson skrifar Skoðun Þú þarft ekki samninginn til að sjá það sem mestu skiptir Daði Freyr Ólafsson skrifar Skoðun Þegar orðaslagurinn stríðir við þjóðarsálina Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Gervigreind er ekki sjálfkrafa góð eða slæm. Hún er alin upp Helgi S. Karlsson skrifar Skoðun Það er mikið talað um ESB. En hver á Ísland í raun? Valerio Gargiulo skrifar Skoðun Kjósa Íslendingar með fótunum? Hjálmar Vilhjálmsson 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 Hinar myrku hliðar deilds fullveldis: Sýndaráhrif og uppgjöf smáríkis Eggert Sigurbergsson skrifar
Skoðun Milli tveggja kosta - Efnahagslegt staðreyndatékk á framtíð Íslands Sigurður Sigurðsson skrifar
Skoðun Sjálfbærni sem drifkraftur verðmætasköpunar Jón Gunnarsson,Sara Júlía Baldvinsdóttir,Helga Margrét Óskarsdóttir,Júlía Huang,Jóhanna Sól Erlendsdóttir,Ólöf Helga Þórmundsdóttir,Alda Marín Jóhannsdóttir,Jóna Rut Vignir,Pétur Melax,Rakel Sara Magnúsdóttir skrifar
Skoðun Millistjórnendur standa frammi fyrir stærstu breytingu vinnumarkaðarins Gísli Rafn Ólafsson skrifar
Skoðun Spænski draumurinn – Ungt fólk í leit af sól, rólegheitum og eigið fé Hans Birgisson skrifar
Skoðun Opinber gögn eru þjóðarauðlind – ríkið verður að mynda eigið mállíkan Haukur Arnþórsson skrifar
Skoðun Engar formlegar aðlögunarviðræður við ESB mögulegar án umsóknar Íslands um aðild Júlíus Valsson skrifar