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 Eineltið byrjar kannski við eldhúsborðið! Birta Róbertsdóttir Skoðun Þegar veikindaleyfi verður að fríi Gunnar Ármannsson Skoðun Icelandair undir verndarvæng ríkisins Kjartan Björgvinsson Skoðun Ég hata þessa manneskju út af lífinu! Hermann Stefánsson Skoðun Hvað kostar samfélag? Orri Jónsson Skoðun Hvaða skilaboð erum við að senda framtíðarkennurum? Eyrún Ósk Hjartardóttir Skoðun Útsæði á diskinn minn! Guðmundur Finnbogason Skoðun Er norræna módelið refsilaust fyrir seljendur vændis á Íslandi? Ari Logn,Renata Arnórsdóttir,Brynhildur Ragnarsdóttir,Guðný Þorsteinsdóttir Skoðun Við erum rétt að byrja Þorgerður Katrín Gunnarsdóttir Skoðun Draumsýn menntamála Álfhildur Leifsdóttir ,Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir Skoðun Skoðun Skoðun Þegar undantekningarnar verða að stefnu Gunnar Ármannsson skrifar Skoðun Foreldraupplifun Sólný Pálsdóttir skrifar Skoðun Til varnar tímanum Eva Harðardóttir,Katrín Ólína Pétursdóttir skrifar Skoðun Forsætisráðherra endurskrifar söguna og snýr staðreyndum á hvolf Pétur Óskarsson skrifar Skoðun Það á að vera gott að eldast á Íslandi Ólafur Þór Gunnarsson,Regína Ásvaldsdóttir skrifar Skoðun Hver reiknar raunverulegan kostnað hagræðingar? Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar Skoðun Einkunnakvarði er ekki námsmat! Hjálmar Bogi Hafliðason skrifar Skoðun Áframhaldandi skilningsleysi nýliða Kristín Helga Schiöth skrifar Skoðun Gervigreindin getur séð allt. En hver getur séð það sem hún sér? Júlíus Einar Júlíusson skrifar Skoðun Er að eignast barn samfélagsleg busun? Stefnir Húni Kristjánsson skrifar Skoðun Jöfn laun eiga ekki að ráðast af tilviljun Kolbrún Halldórsdóttir skrifar Skoðun Bannað að plata Ágúst Elvar Bjarnason skrifar Skoðun Kvennaknattspyrnan á Íslandi – á meðan Evrópa sækir fram stöndum við í stað Ólafur Thorarensen skrifar Skoðun Látum Loftbrúna vera Sindri S. Kristjánsson skrifar Skoðun Öryggi í umferð framtíðarinnar Jón Gunnar Jónsson skrifar Skoðun „Við“ skiptaráð Dofri Hermannsson skrifar Skoðun Bláskógaskatturinn hefur áhrif víða Sveinn Ægir Birgisson skrifar Skoðun Skrýtnir útreikningar og fjármálalæsi Ásgeir Daníelsson skrifar Skoðun Er mynstrið þitt nægilega djúpt? Ágúst Mogensen skrifar Skoðun Geimvera lendir á Íslandi Valerio Gargiulo skrifar Skoðun Tvískinnungur ættjarðarástar Gunnlaugur Stefánsson skrifar Skoðun Íslenska Z-kynslóðin hefur hægt um sig Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Ég hata þessa manneskju út af lífinu! Hermann Stefánsson skrifar Skoðun Bandaríkin kjósa – en hver hefur eftirlit með forsetanum? Baldur Johnsen skrifar Skoðun Er norræna módelið refsilaust fyrir seljendur vændis á Íslandi? Ari Logn,Renata Arnórsdóttir,Brynhildur Ragnarsdóttir,Guðný Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Icelandair undir verndarvæng ríkisins Kjartan Björgvinsson skrifar Skoðun Útsæði á diskinn minn! Guðmundur Finnbogason skrifar Skoðun Heimili á hjólum er líka heimili Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Almannaréttur er heilagur réttur Þórarinn Eyfjörð skrifar Skoðun Við erum rétt að byrja Þorgerður Katrín Gunnarsdóttir 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.
Er norræna módelið refsilaust fyrir seljendur vændis á Íslandi? Ari Logn,Renata Arnórsdóttir,Brynhildur Ragnarsdóttir,Guðný Þorsteinsdóttir Skoðun
Skoðun Gervigreindin getur séð allt. En hver getur séð það sem hún sér? Júlíus Einar Júlíusson skrifar
Skoðun Kvennaknattspyrnan á Íslandi – á meðan Evrópa sækir fram stöndum við í stað Ólafur Thorarensen skrifar
Skoðun Er norræna módelið refsilaust fyrir seljendur vændis á Íslandi? Ari Logn,Renata Arnórsdóttir,Brynhildur Ragnarsdóttir,Guðný Þorsteinsdóttir skrifar
Er norræna módelið refsilaust fyrir seljendur vændis á Íslandi? Ari Logn,Renata Arnórsdóttir,Brynhildur Ragnarsdóttir,Guðný Þorsteinsdóttir Skoðun