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 Halldór 07.03.2026 Halldór Látum oss ganga í ESB Hannes Örn Blandon Skoðun Kíkjum í pakkann! Dóra Magnúsdóttir Skoðun Bílastæði eða blómaker? Einar Sveinbjörn Guðmundsson Skoðun „Engar varanlegar undanþágur í boði lengur“ Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Þjóðin kölluð að borðinu Jón Steindór Valdimarsson Skoðun Líknarmeðferð og dánaraðstoð: ekki andstæður Ingrid Kuhlman Skoðun Karlar - ekki burðast með þetta einir Þorri Snæbjörnsson Skoðun Opið bréf til Læknafélags Íslands Alma Ýr Ingólfsdóttir Skoðun Fjórtán góð ráð gegn krabbameinum Sigurdís Haraldsdóttir,Sigríður Gunnarsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Kaþólska kirkjan elskar okkur öll Einar Baldvin Árnason skrifar Skoðun Karlar - ekki burðast með þetta einir Þorri Snæbjörnsson skrifar Skoðun Þjóðin kölluð að borðinu Jón Steindór Valdimarsson skrifar Skoðun Kíkjum í pakkann! Dóra Magnúsdóttir skrifar Skoðun Líknarmeðferð og dánaraðstoð: ekki andstæður Ingrid Kuhlman skrifar Skoðun „Engar varanlegar undanþágur í boði lengur“ Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Bílastæði eða blómaker? Einar Sveinbjörn Guðmundsson skrifar Skoðun Látum oss ganga í ESB Hannes Örn Blandon skrifar Skoðun Viljum við ekki öruggt vatn? Kjartan Kjartansson skrifar Skoðun Innviðaskuldin – á almenningur að borga hana tvisvar? Þórir Garðarsson skrifar Skoðun Hún er eldflaug, hún er rúta, hún er kafbátur… Sindri Freysson skrifar Skoðun Næsti kjarasamningur verður að vera VR samningur Gabríel Benjamin skrifar Skoðun Getum við öryrkjar siglt þjóðarskútinni í strand? Þorbjörn V. Jóhannsson skrifar Skoðun Eina leiðin er að ganga til viðræðna við ESB - stéttarfélög geta ekki staðið hjá Sveinn Ólafsson skrifar Skoðun Opið bréf til Læknafélags Íslands Alma Ýr Ingólfsdóttir skrifar Skoðun Enginn stendur ofar lögum – heldur ekki trúfélög Anna Margrét Kaldalóns,Eydís Mary Jónsdóttir,Lilja Torfadóttir,Petra Hólmgrímsdóttir,Rut Ríkey Tryggvadóttir skrifar Skoðun Athygliskortur ekki vandamál Arnar Halldórsson skrifar Skoðun Er barnið mitt einskis virði? Rakel Sófusdóttir skrifar Skoðun Betra starfsumhverfi á kostnað foreldra? Örn Arnarson skrifar Skoðun Varhugaverðar hugmyndir ráðherra um breytingar á raforkulögum Friðrik Már Sigurðsson skrifar Skoðun Ýta birtingar á niðurstöðum samræmdra prófa undir stéttaskiptingu? Guðrún Elísa Sævarsdóttir skrifar Skoðun Getum við hætt orðaleikjum um einhverfa og farið að gera eitthvað? Ásdís Bergþórsdóttir skrifar Skoðun Stæðiskort fyrir hreyfihamlaða – þegar góð hugmynd missir marks Arnar Helgi Lárusson skrifar Skoðun Hvenær verður ágreiningur að hatursorðræðu? Hilmar Kristinsson skrifar Skoðun Raunhæf skref inn í sterkari framtíð Hjálmar Bogi Hafliðason skrifar Skoðun Hvernig getur íþróttaþjálfari breytt lífi barns með málþroskaröskun (DLD)? Álfhildur Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Endursamningar lykillinn að stórbættum fjárhag Tinna Traustadóttir skrifar Skoðun Seltjarnarnes getur orðið framúrskarandi bæjarfélag! Áslaug Eva Björnsdóttir skrifar Skoðun Ábending til þjóðaröryggisráðs og ríkisstjórnarinnar Haukur Arnþórsson skrifar Skoðun Trú trompar ekki lög Ugla Stefanía Kristjönudóttir Jónsdóttir 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 Eina leiðin er að ganga til viðræðna við ESB - stéttarfélög geta ekki staðið hjá Sveinn Ólafsson skrifar
Skoðun Enginn stendur ofar lögum – heldur ekki trúfélög Anna Margrét Kaldalóns,Eydís Mary Jónsdóttir,Lilja Torfadóttir,Petra Hólmgrímsdóttir,Rut Ríkey Tryggvadóttir skrifar
Skoðun Varhugaverðar hugmyndir ráðherra um breytingar á raforkulögum Friðrik Már Sigurðsson skrifar
Skoðun Ýta birtingar á niðurstöðum samræmdra prófa undir stéttaskiptingu? Guðrún Elísa Sævarsdóttir skrifar
Skoðun Getum við hætt orðaleikjum um einhverfa og farið að gera eitthvað? Ásdís Bergþórsdóttir skrifar
Skoðun Stæðiskort fyrir hreyfihamlaða – þegar góð hugmynd missir marks Arnar Helgi Lárusson skrifar
Skoðun Hvernig getur íþróttaþjálfari breytt lífi barns með málþroskaröskun (DLD)? Álfhildur Þorsteinsdóttir skrifar