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 Bjarni gleðst yfir tapi mínu í varaformannskjöri Diljá Mist Einarsdóttir Skoðun Rödd Íslands athlægi um allan heim Ástþór Magnússon Skoðun RÚV: Gefið okkur Eurovision-gleðina aftur! Salvör Gullbrá Þórarinsdóttir Skoðun Staða Íslands og niðurbrot vestrænnar samvinnu Þorsteinn Kristinsson Skoðun Woke-ið lifir! Bjarni Snæbjörnsson Skoðun Ég styð Magnús Karl Jón Gnarr Skoðun Hvað vakir fyrir utanríkisráðherra? Snorri Másson Skoðun Af hverju lýgur Alma? Arnar Sigurðsson Skoðun Hættum að segja „Flýttu þér“ Einar Sverrisson Skoðun Samningamaðurinn Trump & narssisisminn Kristján Reykjalín Vigfússon Skoðun Skoðun Skoðun Magnús Karl: Fyrsta flokks kennari, fyrsta flokks rektor Þorri Geir Rúnarsson skrifar Skoðun Er seinnivélin komin? Halla Signý Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Ingibjörg Gunnarsdóttir - Rektor með framtíðarsýn fyrir Háskola Íslands Ármann Höskuldsson skrifar Skoðun Rödd Íslands athlægi um allan heim Ástþór Magnússon skrifar Skoðun Kolbrún Pálsdóttir – Öflugur leiðtogi fyrir Háskóla Íslands Ágúst Arnar Þráinsson,Kolbrún Lára Kjartansdóttir skrifar Skoðun Lokað á lausnir í leikskólamálum Einar Þorsteinsson skrifar Skoðun Ég styð Magnús Karl Jón Gnarr skrifar Skoðun Hlutverk og sjálfsmynd Íslands á alþjóðavettvangi Guðbjörg Elísa Hafsteinsdóttir skrifar Skoðun Samningamaðurinn Trump & narssisisminn Kristján Reykjalín Vigfússon skrifar Skoðun Hver er hin raunverulega barátta Bandaríkjastjórnar? Elvar Eyvindsson skrifar Skoðun Hættum að segja „Flýttu þér“ Einar Sverrisson skrifar Skoðun Bókasafnið: hjartað í hverjum skóla Stefán Pálsson skrifar Skoðun Áhrif gervigreindar á störf tæknimenntaðra Svana Helen Björnsdóttir skrifar Skoðun Bið eftir talmeinaþjónustu er allt of löng Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Áreiðanleikakannanir á sjálfbærniþáttum fyrirtækja: Hvað sýna nýjustu rannsóknir? Soffía Eydís Björgvinsdóttir skrifar Skoðun Er ég nægilega gott foreldri? Daðey Albertsdóttir,Ásgerður Arna Sófusdóttir skrifar Skoðun Staða Íslands og niðurbrot vestrænnar samvinnu Þorsteinn Kristinsson skrifar Skoðun Upplýst ákvörðun er sterkasta vopn félagsfólks VR Þorsteinn Skúli Sveinsson skrifar Skoðun Um náttúrulögmál og aftengingu Sölvi Tryggvason skrifar Skoðun Styðjum barnafjölskyldur Magnea Gná Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Ósanngjörn skipting kílómetragjalds Njáll Gunnlaugsson skrifar Skoðun Kæru háskólastúdentar - framtíðin er ykkar! Magnús Karl Magnússon skrifar Skoðun Pólska sjónarhornið Halldór Auðar Svansson skrifar Skoðun Bjarni gleðst yfir tapi mínu í varaformannskjöri Diljá Mist Einarsdóttir skrifar Skoðun RÚV: Gefið okkur Eurovision-gleðina aftur! Salvör Gullbrá Þórarinsdóttir skrifar Skoðun Rektor sem gerir ómögulegt mögulegt Vilborg Ása Guðjónsdóttir skrifar Skoðun Léttleiki og lýðræði – kjósum Höllu sem formann VR Björg Gilsdóttir skrifar Skoðun Björn Þorsteinsson er gott rektorsefni Gunnþórunn Guðmundsdóttir,Halldór Guðmundsson skrifar Skoðun Hvað vakir fyrir utanríkisráðherra? Snorri Másson skrifar Skoðun Ingibjörg Gunnarsdóttir - Framtíð Háskóla Íslands Áróra Rós Ingadóttir 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.
Skoðun Ingibjörg Gunnarsdóttir - Rektor með framtíðarsýn fyrir Háskola Íslands Ármann Höskuldsson skrifar
Skoðun Kolbrún Pálsdóttir – Öflugur leiðtogi fyrir Háskóla Íslands Ágúst Arnar Þráinsson,Kolbrún Lára Kjartansdóttir skrifar
Skoðun Hlutverk og sjálfsmynd Íslands á alþjóðavettvangi Guðbjörg Elísa Hafsteinsdóttir skrifar
Skoðun Áreiðanleikakannanir á sjálfbærniþáttum fyrirtækja: Hvað sýna nýjustu rannsóknir? Soffía Eydís Björgvinsdóttir skrifar
Skoðun Björn Þorsteinsson er gott rektorsefni Gunnþórunn Guðmundsdóttir,Halldór Guðmundsson skrifar