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? Sendu okkur póst. Senda grein Nýsköpun og rannsóknir Mest lesið Geðdeild Akureyrar aðeins með 10 pláss á legudeild fyrir sjúklinga með alvarlegan geðrænan vanda Gísli Hvanndal Jakobsson Skoðun Stefnubreyting Miðflokksins gegn hagsmunum bænda Þórarinn Ingi Pétursson,Þuríður Lillý Sigurðardóttir,Jóhann Friðrik Friðriksson,Sigurður Eyjólfur Sigurjónsson,Stefán Vagn Stefánsson,Halla Signý Kristjánsdóttir Skoðun Kennari í verkfalli Hólmfríður Þorgeirsdóttir Skoðun Opið bréf til forystu Kennarasambands Íslands (KÍ): Endurskoðum aðferðafræði verkfallsins Valgerður Bára Bárðardóttir Skoðun Verðbólga í boði Viðreisnar Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Neglum niður vextina Kristrún Frostadóttir Skoðun Ekki láta kaupa atkvæði þitt Alexandra Briem Skoðun Ísland 2074 Kjartan Magnússon Skoðun Krónur, evrur og fullveldi Bjarni Benediktsson Skoðun 200 þúsund til að búa í fatahengi LOL Derek T. Allen Skoðun Skoðun Skoðun Miðflokkurinn stendur vörð um bændur Högni Elfar Gylfason skrifar Skoðun Fjármál Kópavogsbæjar - hin hliðin Theódóra Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Feður eiga undir högg að sækja í forsjármálum Jörgen Ingimar Hansson skrifar Skoðun Mikill má máttur Viðreisnar og áhrif um alla Evrópu, líka á Pútín, vera Ole Anton Bieltvedt skrifar Skoðun Geðdeild Akureyrar aðeins með 10 pláss á legudeild fyrir sjúklinga með alvarlegan geðrænan vanda Gísli Hvanndal Jakobsson skrifar Skoðun Frír hádegisverður í boði Friedmans Róbert Björnsson skrifar Skoðun Höldum áfram með íslenskuna og konuna Helga Dögg Sverrisdóttir skrifar Skoðun Ekki láta kaupa atkvæði þitt Alexandra Briem skrifar Skoðun Afnemum fátæktina Helgi Máni Sigurðsson skrifar Skoðun Krónur, evrur og fullveldi Bjarni Benediktsson skrifar Skoðun Ný ríkisstjórn styrki meistarakerfi löggiltra iðngreina Hópur formanna fag- og meistarafélaga innan SI skrifar Skoðun Stefnubreyting Miðflokksins gegn hagsmunum bænda Þórarinn Ingi Pétursson,Þuríður Lillý Sigurðardóttir,Jóhann Friðrik Friðriksson,Sigurður Eyjólfur Sigurjónsson,Stefán Vagn Stefánsson,Halla Signý Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Farsældarlögin snúast ekki um börnin Lúðvík Júlíusson skrifar Skoðun Víðtæk og öflug barátta gegn einmanaleika á Íslandi Guðrún Svava Viðarsdóttir skrifar Skoðun Framsókn í geðheilbrigðismálum Kjartan Helgi Ólafsson skrifar Skoðun 200 þúsund til að búa í fatahengi LOL Derek T. Allen skrifar Skoðun Kennari í verkfalli Hólmfríður Þorgeirsdóttir skrifar Skoðun Við viljum – kröfugerð fólks með fötlun! Unnur Hrefna Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Opið bréf til forystu Kennarasambands Íslands (KÍ): Endurskoðum aðferðafræði verkfallsins Valgerður Bára Bárðardóttir skrifar Skoðun Óæskilegar uppskerur Anna Bergþórsdóttir skrifar Skoðun Úreltar og óréttmætar hvalveiðar Henry Alexander Henrysson skrifar Skoðun Bætum umhverfið svo öll börn geti blómstrað Kristín Kolbrún Kolbeinsdóttir Waage skrifar Skoðun Neglum niður vextina Kristrún Frostadóttir skrifar Skoðun Áhyggjulaust ævikvöld Gísli Rafn Ólafsson skrifar Skoðun Verðbólga í boði Viðreisnar Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Afsláttur af mannréttindum Heiða Ingimarsdóttir skrifar Skoðun Er 0,145% bankaskattur virkilega nóg? Ásthildur Lóa Þórsdóttir skrifar Skoðun Útrýmum kjaragliðnun Jónína Björk Óskarsdóttir skrifar Skoðun 16 ára aldurstakmark á samfélagsmiðlum Skúli Bragi Geirdal skrifar Skoðun Ísland 2074 Kjartan 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.
Geðdeild Akureyrar aðeins með 10 pláss á legudeild fyrir sjúklinga með alvarlegan geðrænan vanda Gísli Hvanndal Jakobsson Skoðun
Stefnubreyting Miðflokksins gegn hagsmunum bænda Þórarinn Ingi Pétursson,Þuríður Lillý Sigurðardóttir,Jóhann Friðrik Friðriksson,Sigurður Eyjólfur Sigurjónsson,Stefán Vagn Stefánsson,Halla Signý Kristjánsdóttir Skoðun
Opið bréf til forystu Kennarasambands Íslands (KÍ): Endurskoðum aðferðafræði verkfallsins Valgerður Bára Bárðardóttir Skoðun
Skoðun Mikill má máttur Viðreisnar og áhrif um alla Evrópu, líka á Pútín, vera Ole Anton Bieltvedt skrifar
Skoðun Geðdeild Akureyrar aðeins með 10 pláss á legudeild fyrir sjúklinga með alvarlegan geðrænan vanda Gísli Hvanndal Jakobsson skrifar
Skoðun Ný ríkisstjórn styrki meistarakerfi löggiltra iðngreina Hópur formanna fag- og meistarafélaga innan SI skrifar
Skoðun Stefnubreyting Miðflokksins gegn hagsmunum bænda Þórarinn Ingi Pétursson,Þuríður Lillý Sigurðardóttir,Jóhann Friðrik Friðriksson,Sigurður Eyjólfur Sigurjónsson,Stefán Vagn Stefánsson,Halla Signý Kristjánsdóttir skrifar
Skoðun Opið bréf til forystu Kennarasambands Íslands (KÍ): Endurskoðum aðferðafræði verkfallsins Valgerður Bára Bárðardóttir skrifar
Geðdeild Akureyrar aðeins með 10 pláss á legudeild fyrir sjúklinga með alvarlegan geðrænan vanda Gísli Hvanndal Jakobsson Skoðun
Stefnubreyting Miðflokksins gegn hagsmunum bænda Þórarinn Ingi Pétursson,Þuríður Lillý Sigurðardóttir,Jóhann Friðrik Friðriksson,Sigurður Eyjólfur Sigurjónsson,Stefán Vagn Stefánsson,Halla Signý Kristjánsdóttir Skoðun
Opið bréf til forystu Kennarasambands Íslands (KÍ): Endurskoðum aðferðafræði verkfallsins Valgerður Bára Bárðardóttir Skoðun