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 Vegatollar Borgarlínu - Refsiaðgerð gegn venjulegu fólki Sigfús Aðalsteinsson,Baldur Borgþórsson,Hlynur Áskelsson Skoðun Halldór 14.02.2026 Halldór Jöfn tækifæri barna, betra samfélag og bjartari framtíð Dagný Sif Sigurbjörnsdóttir Skoðun Reykjavík er hvorki gjaldþrota né ofurþétt Guðni Freyr Öfjörð Skoðun Þrenging gatna þrýstir umferð inn í hverfin Einar Sveinbjörn Guðmundsson Skoðun Er Reykjavík virkilega dreifð? Gögn segja annað Finnur Hrafn Jónsson Skoðun Ein ást Dagur Fannar Magnússon Skoðun Eitrað bræðralag – hver tapar og hver græðir? Sigurður Sigurðsson Skoðun Traust, trúverðugleiki og heilindi Hafdís Hrönn Hafsteinsdóttir Skoðun Með greinargerðum skal land byggja? Konráð S. Guðjónsson Skoðun Skoðun Skoðun Traust, trúverðugleiki og heilindi Hafdís Hrönn Hafsteinsdóttir skrifar Skoðun Er Reykjavík virkilega dreifð? Gögn segja annað Finnur Hrafn Jónsson skrifar Skoðun Vegatollar Borgarlínu - Refsiaðgerð gegn venjulegu fólki Sigfús Aðalsteinsson,Baldur Borgþórsson,Hlynur Áskelsson skrifar Skoðun Við styðjum kollega okkar á bráðamóttöku Landspítalans! Guðrún Árný Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Byggjum upp færni til sjálfsstæðrar búsetu – ekki bara hjúkrunarheimili Gunnlaugur Már Briem skrifar Skoðun Reykjavík er hvorki gjaldþrota né ofurþétt Guðni Freyr Öfjörð skrifar Skoðun Tryggjum orkuskipti og almannahag Stefán Jón Haftein,Oddný Harðardóttir skrifar Skoðun Útverðir góðmennskunnar Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Jöfn tækifæri barna, betra samfélag og bjartari framtíð Dagný Sif Sigurbjörnsdóttir skrifar Skoðun Veljum sterkan leiðtoga Aron Ólafsson skrifar Skoðun Heilbrigðisráðherra. Nú er mál að linni, aftur Halldór Víglundsson: skrifar Skoðun Þrenging gatna þrýstir umferð inn í hverfin Einar Sveinbjörn Guðmundsson skrifar Skoðun Með greinargerðum skal land byggja? Konráð S. Guðjónsson skrifar Skoðun „Þá er Ísland eina landið í heiminum þar sem læknar veita ekki dánaraðstoð” Ingrid Kuhlman skrifar Skoðun Samfélagið virkar þegar við erum tengd Brynja Ragnarsdóttir skrifar Skoðun Við höldum áfram að gera Ísland öruggara Þorbjörg Sigríður Gunnlaugsdóttir skrifar Skoðun Eitrað bræðralag – hver tapar og hver græðir? Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Ein ást Dagur Fannar Magnússon skrifar Skoðun Netverslun með áfengi: framgangur frelsis eða ógn við lýðheilsu? Jóhanna Pálsdóttir ,Hákon Skúlason skrifar Skoðun Rósa Guðbjartsdóttir alþ.maður um mannfjandsamlegar stefnur Árni Stefán Árnason skrifar Skoðun Ætlum við að skjóta fyrst og spyrja svo? Þórir Garðarsson skrifar Skoðun Hvar er best að búa? Tækifæri fyrir frambjóðendur í sveitarstjórnarkosningum Hildur Helgadóttir,Margrét Guðjónsdóttir skrifar Skoðun Atvinnulífið og framtíðin Auður Hrefna Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Börnin okkar – barnvænt samfélag? Björk Jónsdóttir skrifar Skoðun Gervigreind og gagnrýnin hugsun Bryngeir Valdimarsson skrifar Skoðun Flytjum íslenska skóla út! Guðmundur Finnbogason,Jakob Fríman Þorsteinsson skrifar Skoðun Hækkun skrásetningargjalds hjá Háskóla Íslands Kristinn Snær Guðjónsson skrifar Skoðun Hver eiga tekjumörk Landsnets að vera? Guðríður Eldey Arnardóttir skrifar Skoðun Er fóturinn nokkuð vaxinn á þig aftur? Davíð Bergmann skrifar Skoðun Kjósum raunverulega breytingu á forystu Framsóknarflokksins Steinar Óli Sigfússon 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.
Vegatollar Borgarlínu - Refsiaðgerð gegn venjulegu fólki Sigfús Aðalsteinsson,Baldur Borgþórsson,Hlynur Áskelsson Skoðun
Skoðun Vegatollar Borgarlínu - Refsiaðgerð gegn venjulegu fólki Sigfús Aðalsteinsson,Baldur Borgþórsson,Hlynur Áskelsson skrifar
Skoðun Byggjum upp færni til sjálfsstæðrar búsetu – ekki bara hjúkrunarheimili Gunnlaugur Már Briem skrifar
Skoðun Jöfn tækifæri barna, betra samfélag og bjartari framtíð Dagný Sif Sigurbjörnsdóttir skrifar
Skoðun „Þá er Ísland eina landið í heiminum þar sem læknar veita ekki dánaraðstoð” Ingrid Kuhlman skrifar
Skoðun Netverslun með áfengi: framgangur frelsis eða ógn við lýðheilsu? Jóhanna Pálsdóttir ,Hákon Skúlason skrifar
Skoðun Hvar er best að búa? Tækifæri fyrir frambjóðendur í sveitarstjórnarkosningum Hildur Helgadóttir,Margrét Guðjónsdóttir skrifar
Skoðun Kjósum raunverulega breytingu á forystu Framsóknarflokksins Steinar Óli Sigfússon skrifar
Vegatollar Borgarlínu - Refsiaðgerð gegn venjulegu fólki Sigfús Aðalsteinsson,Baldur Borgþórsson,Hlynur Áskelsson Skoðun