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? Kynntu þér reglur ritstjórnar um skoðanagreinar. Senda grein Nýsköpun og rannsóknir Mest lesið Kópavogur er klár – en þið? Ásdís Kristjánsdóttir Skoðun Hvers konar Ísland viljum við byggja? Albertína Friðbjörg Elíasdóttir Skoðun Þegar enginn veit Indriði Þröstur Gunnlaugsson Skoðun D-vítamín og nýju fötin keisarans Elísabet Reynisdóttir Skoðun Að horfa heim Vera Wonder Sölvadóttir Skoðun Macklemore, Robert Kraft og sniðganga fyrir Palestínu Ragnhildur Hólmgeirsdóttir Skoðun Hugleiðing á degi náttúrunnar Kolbrún Haraldsdóttir Skoðun „Er mér óhætt hér?” sjúklingaöryggi fatlaðs fólks Jana Birta Björnsdóttir Skoðun Á Reykjavík að hafa þingmenn á Alþingi? Jón Bjarnason Skoðun Öryggi sjúklinga byggist á samstarfi og trausti Marta Jóns Hjördísardóttir,Ólöf Elsa Björnsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Kópavogur er klár – en þið? Ásdís Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Þegar enginn veit Indriði Þröstur Gunnlaugsson skrifar Skoðun Hvers konar Ísland viljum við byggja? Albertína Friðbjörg Elíasdóttir skrifar Skoðun Fjölmiðlahelsi Sigurður Örn Hilmarsson skrifar Skoðun Að horfa heim Vera Wonder Sölvadóttir skrifar Skoðun Bættar styrkjareglur í menningarborginni Reykjavík Rúnar Freyr Gíslason skrifar Skoðun EES eftir 29. ágúst 2026 Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun D-vítamín og nýju fötin keisarans Elísabet Reynisdóttir skrifar Skoðun Eitruð jákvæðni í boði menntakerfisins Andri Þorvarðarson skrifar Skoðun Kröfur eru umhyggja Brynjar Karl Sigurðsson skrifar Skoðun Ákall til stjórnvalda Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun „Er mér óhætt hér?” sjúklingaöryggi fatlaðs fólks Jana Birta Björnsdóttir skrifar Skoðun Viðskiptaráð með rörsýn á leigumarkaðinn Yngvi Ómar Sigrúnarson skrifar Skoðun Sáttamiðlun í sakamálum á Íslandi? Helgi Gunnlaugsson skrifar Skoðun Á Reykjavík að hafa þingmenn á Alþingi? Jón Bjarnason skrifar Skoðun Vefurinn kom á undan félaginu Gestur Valgarðsson skrifar Skoðun Macklemore, Robert Kraft og sniðganga fyrir Palestínu Ragnhildur Hólmgeirsdóttir skrifar Skoðun „Við ætlum að læra af þessu“ – enn einu sinni! Davíð Bergmann skrifar Skoðun Af hverju ég elska Ísland Valerio Gargiulo skrifar Skoðun Hugleiðing á degi náttúrunnar Kolbrún Haraldsdóttir skrifar Skoðun Samfélag sem bregst EKKI og sérstakur dómstóll kynferðisbrota Aldís Schram,Anna Ragna Fossberg,Guðrún Ebba Ólafsdóttir skrifar Skoðun Öryggi sjúklinga byggist á samstarfi og trausti Marta Jóns Hjördísardóttir,Ólöf Elsa Björnsdóttir skrifar Skoðun Björgunarþyrla á Akureyri – staða máls Njáll Trausti Friðbertsson skrifar Skoðun Framtíð endurhæfingar á Norðurlandi Ingibjörg Isaksen skrifar Skoðun Fær þjóðin eðlilega rentu? Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Þarf að toga í fleiri þræði á leigumarkaði? Ragnar Sigurður Kristjánsson skrifar Skoðun Getur maður dansað sig út úr depurð? Guðjón Ágústsson skrifar Skoðun Vinnuvernd er líka sjálfsvígsforvörn Carmen Maja Valencia skrifar Skoðun Á allt Ísland heima á höfuðborgarsvæðinu? Hjálmar Bogi Hafliðason skrifar Skoðun Reykjanesundrið - næsti kafli Berglind Ragnarsdóttir 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.
Öryggi sjúklinga byggist á samstarfi og trausti Marta Jóns Hjördísardóttir,Ólöf Elsa Björnsdóttir Skoðun
Skoðun Samfélag sem bregst EKKI og sérstakur dómstóll kynferðisbrota Aldís Schram,Anna Ragna Fossberg,Guðrún Ebba Ólafsdóttir skrifar
Skoðun Öryggi sjúklinga byggist á samstarfi og trausti Marta Jóns Hjördísardóttir,Ólöf Elsa Björnsdóttir skrifar
Öryggi sjúklinga byggist á samstarfi og trausti Marta Jóns Hjördísardóttir,Ólöf Elsa Björnsdóttir Skoðun