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 Ráðherrann Gísli Hvanndal Jakobsson Skoðun Félag áhugamanna um löggæslu Agnes Ósk Marzellíusardóttir Skoðun Tryggjum Svandísi á þing Hópur stuðningsfólks Svandísar Svavarsdóttur Skoðun Er „woke-ismi“ genginn of langt? Tanja Mjöll Ísfjörð Magnúsdóttir Skoðun Innflytjendur eru blórabögglar Achola Otieno Skoðun Vók er vont – frambjóðandi XL kærður til lögreglu Kári Allansson Skoðun Stúlka frá Gaza sem að missti allt Asil Jihad Al-Masri Skoðun Höldum okkur á dagskrá Hópur fólks innan íþróttahreyfingarinnar Skoðun Kjósum með mannréttindum á laugardaginn Bjarndís Helga Tómasdóttir,Kári Garðarsson Skoðun Teppaleggjum ekki íslenska náttúru með vindorku Halla Hrund Logadóttir Skoðun Skoðun Skoðun Ísland sé frjálst meðan sól gyllir haf Guðbjörg Elísa Hafsteinsdóttir skrifar Skoðun Að refsa eða treysta VG? Finnur Ricart Andrason skrifar Skoðun Innflytjendur eru blórabögglar Achola Otieno skrifar Skoðun Bað- og búningsklefar okkar kvenna Helga Dögg Sverrisdóttir skrifar Skoðun Stórkostleg tímaskekkja Sigrún Perla Gísladóttir skrifar Skoðun Vinstri græn - þrátt fyrir þverpólitíska ríkisstjórn Aðalbjörg Ísafold Þorkelsdóttir skrifar Skoðun Félag áhugamanna um löggæslu Agnes Ósk Marzellíusardóttir skrifar Skoðun Kosningalimran 2024 Arnar Ingi Ingason,Freyr Snorrason skrifar Skoðun Viðreisn ætlar að forgangsraða – nýta skattfé miklu betur Þorvaldur Ingi Jónsson skrifar Skoðun Sigrar vinnast – spár bregðast Þorvaldur Örn Árnason skrifar Skoðun Af hverju Viðreisn? Eva Rakel Jónsdóttir skrifar Skoðun Pólitískar ofsóknir í aðdraganda Alþingiskosninga Eldur S. Kristinsson skrifar Skoðun Talk about timing – degi fyrir kjördag Yngvi Sighvatsson skrifar Skoðun Hjarta og sál Heiðdís Geirsdóttir skrifar Skoðun ESB andstæðingar blekkja Íslendinga Jón Frímann Jónsson skrifar Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn: Fyrir budduna þína og framtíðina Gísli Stefánsson skrifar Skoðun Eldra fólk þarf Jóhann Pál sem félagsmálaráðherra – nema kannski þeir auðugustu Viðar Eggertsson skrifar Skoðun Að mynda ríkisstjórn - skipulagt val til vinstri Hlynur Már Ragnheiðarson skrifar Skoðun Viðreisn: öfgalaus nálgun fyrir öfgalaust samfélag Hanna Katrín Friðriksson skrifar Skoðun Kleppur er víða Ragnheiður Kristín Finnbogadóttir skrifar Skoðun Að geta lesið sér mennsku til gagns Diljá Ámundadóttir Zoëga skrifar Skoðun Börðust afar okkar til einskis í Þorskastríðinu? Hugleiðing um ESB Haukur Ingi S. Jónsson skrifar Skoðun Á ferð um Norðvesturkjördæmi Arna Lára Jónsdóttir,Hannes Sigurbjörn Jónsson,Jóhanna Ösp Einarsdóttir,Magnús Eðvaldsson skrifar Skoðun Stöndum vörð um íslenska fjölmiðla Óli Valur Pétursson skrifar Skoðun Lögfestum félagsmiðstöðvar Guðmundur Ari Sigurjónsson,Friðmey Jónsdóttir skrifar Skoðun Flokkar sem vara við sjálfum sér Þorbjörg S. Gunnlaugsdóttir skrifar Skoðun Hver bjó til ehf-gat? Sigríður Á. Andersen skrifar Skoðun Lausnir eða kyrrstaða í húsnæðismálum Ragnar Þór Ingólfsson skrifar Skoðun Aðventan – njóta eða þjóta? Hrund Þrándardóttir skrifar Skoðun Við kjósum blokkir Kjartan Valgarðsson 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 Eldra fólk þarf Jóhann Pál sem félagsmálaráðherra – nema kannski þeir auðugustu Viðar Eggertsson skrifar
Skoðun Börðust afar okkar til einskis í Þorskastríðinu? Hugleiðing um ESB Haukur Ingi S. Jónsson skrifar
Skoðun Á ferð um Norðvesturkjördæmi Arna Lára Jónsdóttir,Hannes Sigurbjörn Jónsson,Jóhanna Ösp Einarsdóttir,Magnús Eðvaldsson skrifar