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 Kristrún, Þorgerður og Inga: Framtíð Íslands - Ykkar tími er komin! Gísli Hvanndal Jakobsson Skoðun Lýðræði hinna sterku Jón Páll Hreinsson Skoðun Lifandi dauð! Kolbrún Halldórsdóttir Skoðun Er lausnin í leikskólamálum að grafa undan atvinnuþátttöku og jafnrétti? Ástþór Jón Ragnheiðarson Skoðun Bleikir hvolpar Darri Gunnarsson,Rósa Líf Darradóttir Skoðun Þorlákshöfn - byggð á tímamótum Anna Kristín Karlsdóttir Skoðun Ríkisstjórn verðmætasköpunar Sigríður Mogensen Skoðun Bannað að lækna sykursýki II Lukka Pálsdóttir Skoðun Hagsmunamál fyrirtækjanna í stjórnarsáttmála Ólafur Stephensen Skoðun Skoðun mín á alþingiskosningum 2024 Valgerður Bára Bárðardóttir Skoðun Skoðun Skoðun Ríkisstjórn verðmætasköpunar Sigríður Mogensen skrifar Skoðun Þorlákshöfn - byggð á tímamótum Anna Kristín Karlsdóttir skrifar Skoðun Hagsmunamál fyrirtækjanna í stjórnarsáttmála Ólafur Stephensen skrifar Skoðun Er lausnin í leikskólamálum að grafa undan atvinnuþátttöku og jafnrétti? Ástþór Jón Ragnheiðarson skrifar Skoðun Lýðræði hinna sterku Jón Páll Hreinsson skrifar Skoðun Bleikir hvolpar Darri Gunnarsson,Rósa Líf Darradóttir skrifar Skoðun Lifandi dauð! Kolbrún Halldórsdóttir skrifar Skoðun Það hafa allir sjötta skilningarvit Matthildur Björnsdóttir skrifar Skoðun Skoðun mín á alþingiskosningum 2024 Valgerður Bára Bárðardóttir skrifar Skoðun Kristrún, Þorgerður og Inga: Framtíð Íslands - Ykkar tími er komin! Gísli Hvanndal Jakobsson skrifar Skoðun Skautaíþróttir í Reykjavík í dauðafæri - kýlum á stækkun Skautahallarinnar Bjarni Helgason skrifar Skoðun Hlustið á fólkið í skólunum? Dóra Þorleifsdóttir skrifar Skoðun Mikilvægasta atkvæðið Kristbjörg Þórisdóttir skrifar Skoðun Nálgunarbann Fjölnir Sæmundsson,Sonja Ýr Þorbergsdóttir skrifar Skoðun Kosningasigur fyrir dýravernd Árni Stefán Árnason skrifar Skoðun Í morgun vöknuðum við á merkilegum tíma Silja Rún Friðriksdóttir skrifar Skoðun Hálft líf heimilislausra kvenna Kristín I. Pálsdóttir,Halldóra R. Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Snúum samfélagi af rangri leið Finnbjörn A. Hermansson skrifar Skoðun Heiðarleiki er ófrávíkjanleg krafa Unnar Þór Sæmundsson skrifar Skoðun Erum við að byggja orlofsbúðir fyrir útsendara skipulagðra glæpasamtaka hér á landi? Davíð Bergmann skrifar Skoðun Kjósum breytingar og jákvæðni í þágu almennings og samfélags Valdimar Breiðfjörð Birgisson skrifar Skoðun Samvinna er leiðin til hagsældar Lilja Alfreðsdóttir skrifar Skoðun Skrópað á Alþingi Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Um sáttameðferð sýslumanns Elísabet Lorange,Jenný Kristín Valberg skrifar Skoðun Það er komið að þér Eyjólfur Ármannsson skrifar Skoðun Langþreyttir kjósendur hafa tækifæri til breytinga Ásthildur Lóa Þórsdóttir skrifar Skoðun Í dag kýs ég Sjálfstæðisflokkinn Kristinn Karl Brynjarsson skrifar Skoðun Við þurfum Grím á þing Hanna Katrín Friðriksson skrifar Skoðun Heimssýn úr músarholu – Gengur það? Ole Anton Bieltvedt skrifar Skoðun Ísland sé frjálst meðan sól gyllir haf Guðbjörg Elísa Hafsteinsdóttir 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.
Kristrún, Þorgerður og Inga: Framtíð Íslands - Ykkar tími er komin! Gísli Hvanndal Jakobsson Skoðun
Er lausnin í leikskólamálum að grafa undan atvinnuþátttöku og jafnrétti? Ástþór Jón Ragnheiðarson Skoðun
Skoðun Er lausnin í leikskólamálum að grafa undan atvinnuþátttöku og jafnrétti? Ástþór Jón Ragnheiðarson skrifar
Skoðun Kristrún, Þorgerður og Inga: Framtíð Íslands - Ykkar tími er komin! Gísli Hvanndal Jakobsson skrifar
Skoðun Skautaíþróttir í Reykjavík í dauðafæri - kýlum á stækkun Skautahallarinnar Bjarni Helgason skrifar
Skoðun Erum við að byggja orlofsbúðir fyrir útsendara skipulagðra glæpasamtaka hér á landi? Davíð Bergmann skrifar
Skoðun Kjósum breytingar og jákvæðni í þágu almennings og samfélags Valdimar Breiðfjörð Birgisson skrifar
Kristrún, Þorgerður og Inga: Framtíð Íslands - Ykkar tími er komin! Gísli Hvanndal Jakobsson Skoðun
Er lausnin í leikskólamálum að grafa undan atvinnuþátttöku og jafnrétti? Ástþór Jón Ragnheiðarson Skoðun