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 Niðurlæging Íslensku Hamingjuþjóðarinnar Sigurður Sigurðsson Skoðun Góð áminning um „Birkenstock-liðið“ sem heldur samfélaginu gangandi Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir Skoðun Nýju fötin keisarans og „óráð“ forsetans Ágúst Kvaran Skoðun Einfalt er best Linda Jónsdóttir Skoðun Litlir karlar sem leiðist lýðræði Björg Eva Erlendsdóttir Skoðun Að breyta lofti í stein Sveinn Atli Gunnarsson Skoðun Lærum af sögunni: Segjum NEI við ESB! Jón Gerald Sullenberger Skoðun Hlustað á Bítlakynslóðina Gunnar Salvarsson Skoðun Spekileki og ástríða í Kópavogi Ómar Stefánsson Skoðun Ósvífni meirihluta sveitastjórnar Skeiða- og Gnúpverjahrepps Hrafnhildur Ágústsdóttir,Oddur Guðni Bjarnason Skoðun Skoðun Skoðun Hlustað á Bítlakynslóðina Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Einfalt er best Linda Jónsdóttir skrifar Skoðun Spekileki og ástríða í Kópavogi Ómar Stefánsson skrifar Skoðun Góð áminning um „Birkenstock-liðið“ sem heldur samfélaginu gangandi Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar Skoðun Nýju fötin keisarans og „óráð“ forsetans Ágúst Kvaran skrifar Skoðun Að breyta lofti í stein Sveinn Atli Gunnarsson skrifar Skoðun Niðurlæging Íslensku Hamingjuþjóðarinnar Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Lærum af sögunni: Segjum NEI við ESB! Jón Gerald Sullenberger skrifar Skoðun Er fangelsismálastofnun með dómsvald? Tómas Ingvason skrifar Skoðun Litlir karlar sem leiðist lýðræði Björg Eva Erlendsdóttir skrifar Skoðun Ósýnilega skeiðið á vinnumarkaði Ingibjörg Magnúsdóttir skrifar Skoðun Fátækt – í boði stjórnvalda með samþykki verkalýðsforustu Vilhelm Jónsson skrifar Skoðun Vantraustið og hinn venjulegi Íslendingur – hverjum á ég að trúa? Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Góð áminning um sanngirni Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar Skoðun Lausnir vegna lélegra loftgæða í Reykjavík Einar Sveinbjörn Guðmundsson skrifar Skoðun Reykjavík er Eiður Smári árið 1998 Bjarni Guðjónsson skrifar Skoðun Kveikjum neistann í Lindaskóla Margrét Ármann,Nanna Þóra Jónsdóttir skrifar Skoðun Fjarlækningar spara nú þegar fjármuni – og tíma Ragna Hlín Þorleifsdóttir,Jenna Huld Eysteinsdóttir skrifar Skoðun Byrjum á byrjuninni – Framboð, ekki bara fjármögnun Hilmar Halldórsson skrifar Skoðun Enn ein hringekja vegatollaumræðu Runólfur Ólafsson skrifar Skoðun Hlaðborð gæluverkefna Helgi Áss Grétarsson skrifar Skoðun Vanfjármögnun leikskólanna er ekki valkostur James Robb skrifar Skoðun Ósvífni meirihluta sveitastjórnar Skeiða- og Gnúpverjahrepps Hrafnhildur Ágústsdóttir,Oddur Guðni Bjarnason skrifar Skoðun Hundseðlið sem heldur Íslandi niðri Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Jysk, veikindaréttur opinberra starfsmanna, Emmsjé Gauti og forréttindablinda Rakel Linda Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Nálaraugað rammaáætlun og markaðsskrifstofa frá 1997 Þorgerður María Þorbjarnardóttir skrifar Skoðun Vinnum að hag sjúklinga – og förum rétt með staðreyndir Aðalsteinn Arnarson,Kristján Jón Jónatansson skrifar Skoðun Afsláttur fyrir erlenda glæpamenn Anton Sveinn McKee skrifar Skoðun Góð áminning um sjálfsögð réttindi Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar Skoðun Launin mín eru ekki vandamálið. Hættu að kenna fátækum um mistök þín Ian McDonald 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.
Góð áminning um „Birkenstock-liðið“ sem heldur samfélaginu gangandi Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir Skoðun
Ósvífni meirihluta sveitastjórnar Skeiða- og Gnúpverjahrepps Hrafnhildur Ágústsdóttir,Oddur Guðni Bjarnason Skoðun
Skoðun Góð áminning um „Birkenstock-liðið“ sem heldur samfélaginu gangandi Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar
Skoðun Vantraustið og hinn venjulegi Íslendingur – hverjum á ég að trúa? Sigurður Árni Reynisson skrifar
Skoðun Góð áminning um sanngirni Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar
Skoðun Fjarlækningar spara nú þegar fjármuni – og tíma Ragna Hlín Þorleifsdóttir,Jenna Huld Eysteinsdóttir skrifar
Skoðun Ósvífni meirihluta sveitastjórnar Skeiða- og Gnúpverjahrepps Hrafnhildur Ágústsdóttir,Oddur Guðni Bjarnason skrifar
Skoðun Jysk, veikindaréttur opinberra starfsmanna, Emmsjé Gauti og forréttindablinda Rakel Linda Kristjánsdóttir skrifar
Skoðun Nálaraugað rammaáætlun og markaðsskrifstofa frá 1997 Þorgerður María Þorbjarnardóttir skrifar
Skoðun Vinnum að hag sjúklinga – og förum rétt með staðreyndir Aðalsteinn Arnarson,Kristján Jón Jónatansson skrifar
Skoðun Góð áminning um sjálfsögð réttindi Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar
Góð áminning um „Birkenstock-liðið“ sem heldur samfélaginu gangandi Helga Rósa Másdóttir,Magnús Þór Jónsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir Skoðun
Ósvífni meirihluta sveitastjórnar Skeiða- og Gnúpverjahrepps Hrafnhildur Ágústsdóttir,Oddur Guðni Bjarnason Skoðun