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 Álftanes – ný byggð á flóðasvæði Einar Sveinbjörnsson Skoðun Má lækka skatta? Helgi Brynjarsson Skoðun Flokksformaðurinn sem styður þjóðarmorð Hjálmtýr Heiðdal Skoðun Markaðsöflin græða meðan börnin tapa Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir Skoðun „Faðir vor“— Ákall um að afskrifa allar skuldir og lifa í kærleika Sigurvin Lárus Jónsson Skoðun Píeta samtökin 10 ára – samstaða um von Bjarni Karlsson Skoðun Lágir skattar og góð þjónusta fara saman í Kópavogi Guðmundur Jóhann Jónsson Skoðun Ísland selur sig ekki sjálft – og óvissa selur ekkert Rannveig Grétarsdóttir Skoðun Nokkrar staðreyndir um frítt í strætó fyrir börn og ungmenni í Hafnarfirði Árni Rúnar Þorvaldsson Skoðun Flott að fá það á hreint, Þorgerður Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Skoðun Skoðun Hvar býrðu? Ásta Þórdís Skjalddal Guðjónsdóttir skrifar Skoðun Ísland selur sig ekki sjálft – og óvissa selur ekkert Rannveig Grétarsdóttir skrifar Skoðun Föstudagurinn langi spyr: stöndum við með týndu börnunum okkar? Steinþór Þórarinsson skrifar Skoðun Lágir skattar og góð þjónusta fara saman í Kópavogi Guðmundur Jóhann Jónsson skrifar Skoðun Píeta samtökin 10 ára – samstaða um von Bjarni Karlsson skrifar Skoðun Markaðsöflin græða meðan börnin tapa Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir skrifar Skoðun „Faðir vor“— Ákall um að afskrifa allar skuldir og lifa í kærleika Sigurvin Lárus Jónsson skrifar Skoðun Álftanes – ný byggð á flóðasvæði Einar Sveinbjörnsson skrifar Skoðun Má lækka skatta? Helgi Brynjarsson skrifar Skoðun Um langa föstudaga, fólk á flótta og konur sem þora Þórhallur Guðmundsson skrifar Skoðun Horn í síðu fyrirtækjareksturs Diljá Matthíasardóttir skrifar Skoðun Flokksformaðurinn sem styður þjóðarmorð Hjálmtýr Heiðdal skrifar Skoðun Bændur, páskalamb og sjókvíaeldi Jóhann Helgi Stefánsson skrifar Skoðun Nokkrar staðreyndir um frítt í strætó fyrir börn og ungmenni í Hafnarfirði Árni Rúnar Þorvaldsson skrifar Skoðun Húsnæðismarkaðurinn á Íslandi: Kerfisvandi – en líka tæknilegt tækifæri Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun „Forsjárdeila“ er ekki sönnunargagn í sakamálarannsókn Sigrún Sif Eyfeld Jóelsdóttir skrifar Skoðun Fæðuöryggi byrjar hér heima Þórarinn Ingi Pétursson skrifar Skoðun Hver ber ábyrgð á heimilisleysi á Íslandi? Bjartur Hrafn Jóhannsson skrifar Skoðun Flott að fá það á hreint, Þorgerður Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Kostnaður við borgarstjórn Reykjavíkur Regína Ásvaldsdóttir skrifar Skoðun Búum við í Norður-Kóreu? Davíð Már Sigurðsson skrifar Skoðun Fyrirframgreiðsla fyrir mannkosti Kári Stefánsson skrifar Skoðun Ekki okkar verðbólga Óskar Hafnfjörð Gunnarsson skrifar Skoðun Vangaveltur blóðmerabónda Heiðar Þór Sigurjónsson skrifar Skoðun Virðisaukaskattur er frábært fyrirbæri! Ásta Kristín Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Lífshlaupið - sterkari og heilbrigðari þjóð Willum Þór Þórsson skrifar Skoðun Dauðarefsing gegn börnum Yousef Tamimi skrifar Skoðun Þarf íþróttamaður að vera áhrifavaldur til að ná árangri? Egill Gunnarsson skrifar Skoðun Fjárfestum í verðmætasköpun Ragnar Sigurðsson skrifar Skoðun Kennslutími, kostnaður og árangur – hvað segja gögnin í raun Ómar Örn Magnússon,Linda Heiðarsdóttir,Jón Páll Haraldsson 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.
Nokkrar staðreyndir um frítt í strætó fyrir börn og ungmenni í Hafnarfirði Árni Rúnar Þorvaldsson Skoðun
Skoðun „Faðir vor“— Ákall um að afskrifa allar skuldir og lifa í kærleika Sigurvin Lárus Jónsson skrifar
Skoðun Nokkrar staðreyndir um frítt í strætó fyrir börn og ungmenni í Hafnarfirði Árni Rúnar Þorvaldsson skrifar
Skoðun Húsnæðismarkaðurinn á Íslandi: Kerfisvandi – en líka tæknilegt tækifæri Sigurður Sigurðsson skrifar
Skoðun „Forsjárdeila“ er ekki sönnunargagn í sakamálarannsókn Sigrún Sif Eyfeld Jóelsdóttir skrifar
Skoðun Kennslutími, kostnaður og árangur – hvað segja gögnin í raun Ómar Örn Magnússon,Linda Heiðarsdóttir,Jón Páll Haraldsson skrifar
Nokkrar staðreyndir um frítt í strætó fyrir börn og ungmenni í Hafnarfirði Árni Rúnar Þorvaldsson Skoðun