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 Óútskýrð veikindi skipstjóra um nótt Kristinn Hrafnsson Skoðun Reykjavík töluð niður svo hægt sé að selja eignir hennar Bjarnveig Birta Bjarnadóttir Skoðun Einföldum líf barnafjölskyldna Eydís Inga Valsdóttir Skoðun Excel sér ekki barnið sem bíður Anna Kristín Jensdóttir Skoðun Um rekstur Reykjavíkurborgar 2025 Birgir Björn Sigurjónsson Skoðun Halldór 09.05.2026 Halldór Samgöngur fyrir börn Stein Olav Romslo Skoðun Hvers virði er mannúð í Garðabæ? Þuríður Jónsdóttir Skoðun Það er ekki spurning hvort – heldur hvenær Arnar Helgi Lárusson Skoðun Sjálfstæðisflokkur ver ofurþéttingu við Birkimel Karólína Jónsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Framsækin Framsókn Halldór Bachmann skrifar Skoðun Sterk landsbyggð styrkir Ísland allt Ragnar Rögnvaldsson skrifar Skoðun Það er gott að vinna í Kópavogi Karen Rúnarsdóttir skrifar Skoðun Borg óttans Lárus Blöndal Sigurðsson skrifar Skoðun Woke – rétttrúnaður og refsivöndur Sigfús Aðalsteinsson skrifar Skoðun Hvers virði er mannúð í Garðabæ? Þuríður Jónsdóttir skrifar Skoðun Mennt er máttur í Garðabæ Almar Guðmundsson,Sigríður Hulda Jónsdóttir skrifar Skoðun Gaman að vera gamall í Garðabæ Hreiðar Þór Jónsson skrifar Skoðun Fjölskylduvænn Garðabær: Innleiðum sumarfrístund Finnur Jónsson skrifar Skoðun Nokkur orð um kosningar Ástríður Jóhannesdóttir skrifar Skoðun Menningar- og listaskrifstofa Reykjavíkurborgar Sverrir Páll Einarsson skrifar Skoðun Mjög mikilvæg fullyrðing Haukur Þorgeirsson skrifar Skoðun Um þagnir, vald og rammana sem við smíðum Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Endar Fáskrúðsfjörður sem brothætt byggð? Arndís R Magnúsdóttir,Gunnar Geir Kristjánsson skrifar Skoðun Hvert stefnir menningin? Elsa María Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Seltjarnarnes þarf uppbyggingu sem skilar árangri Kristinn Ólafsson skrifar Skoðun Ætti sumarstarf frístundaheimila að vera hluti af grunnþjónustu sveitarfélaga? Gísli Ólafsson skrifar Skoðun Bætum þjónustu við fatlað fólk í Garðabæ Ragnheiður Hergeirsdóttir skrifar Skoðun Örlög Kópavogsmódelsins Sigrún Ólöf Ingólfsdóttir skrifar Skoðun Einföldum líf barnafjölskyldna Eydís Inga Valsdóttir skrifar Skoðun Ísland verði hluti af evrópsku sambandsríki Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Samgöngur fyrir börn Stein Olav Romslo skrifar Skoðun Milli vonar og vanrækslu: Hin raunverulega valkreppa í Reykjavík Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Erindi Miðflokksins er mikilvægt Helgi Áss Grétarsson skrifar Skoðun Garðabær: Menning, umhverfi og lífsgæði fyrir okkur öll Sveinbjörg Vilhjálmsdóttir skrifar Skoðun Það er og verður gott að búa í Kópavogi Kristinn Jakobsson skrifar Skoðun Sterk velferð fyrir fólk í Kópavogi Björg Baldursdóttir skrifar Skoðun Íþróttahúsið við Strandgötu - hjarta öflugs íþróttastarfs Erla Björg Hafsteinsdóttir skrifar Skoðun Aldursvæn samfélög – verkefni nýrra sveitarstjórna Halldór S. Guðmundsson skrifar Skoðun Það er ekkert „við og þið“, aðeins eitt samfélag Viðar Marinósson 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 Endar Fáskrúðsfjörður sem brothætt byggð? Arndís R Magnúsdóttir,Gunnar Geir Kristjánsson skrifar
Skoðun Ætti sumarstarf frístundaheimila að vera hluti af grunnþjónustu sveitarfélaga? Gísli Ólafsson skrifar
Skoðun Milli vonar og vanrækslu: Hin raunverulega valkreppa í Reykjavík Sigurður Sigurðsson skrifar
Skoðun Íþróttahúsið við Strandgötu - hjarta öflugs íþróttastarfs Erla Björg Hafsteinsdóttir skrifar