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 Halldór 03.10.2026 Agnar Már Másson Halldór Veggjöld eru viðurstyggð — refsistefna ríkisstjórnar Einar Steingrímsson Skoðun Hvað gerðist áður en hjúkrunarheimilið varð lausnin? Rannveig Tenchi Ernudóttir Skoðun Eru hjúkrunarheimili biðsalur eða heimili? Ragnhildur Þórarinsdóttir Skoðun Innantómt hjóm við hátíðlegt tækifæri? Guja Sandholt Skoðun „... ekki alltaf sammála um allt“ ? Álfheiður Ingadóttir Skoðun Stórútgerðin fær svigrúm, smábátar fá skuldabagga Kjartan Sveinsson Skoðun Er skynjari á vaktinni í bústaðnum? Ágúst Mogensen Skoðun Áskorun til dómsmálaráðherra, nú ert þú í dauðafæri Þorbjörg Jón Þorvaldur Heiðarsson Skoðun Vill ráðherra veikja lífeyriskerfið? Finnbjörn A Hermannsson Skoðun Skoðun Skoðun Innantómt hjóm við hátíðlegt tækifæri? Guja Sandholt skrifar Skoðun Mildum höggið Ingibjörg Isaksen skrifar Skoðun Skattahækkun á baðlón þarf að meta út frá heildaráhrifum Þórir Garðarsson skrifar Skoðun Stórútgerðin fær svigrúm, smábátar fá skuldabagga Kjartan Sveinsson skrifar Skoðun Ljótt er ef satt er Bryndís Víglundsdóttir skrifar Skoðun Mælistika lífsins Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun „... ekki alltaf sammála um allt“ ? Álfheiður Ingadóttir skrifar Skoðun Hvað gerðist áður en hjúkrunarheimilið varð lausnin? Rannveig Tenchi Ernudóttir skrifar Skoðun Mikið uppnám fyrir lítið innihald Hjálmar Bogi Hafliðason skrifar Skoðun Er skynjari á vaktinni í bústaðnum? Ágúst Mogensen skrifar Skoðun Veggjöld eru viðurstyggð — refsistefna ríkisstjórnar Einar Steingrímsson skrifar Skoðun Eru hjúkrunarheimili biðsalur eða heimili? Ragnhildur Þórarinsdóttir skrifar Skoðun VSK á baðlón: Vandinn er ekki skatturinn heldur fyrirvarinn Guðmundur Björnsson skrifar Skoðun Tækifærið í Stofnun atvinnuveganna Karl Steinar Óskarsson skrifar Skoðun Áskorun til dómsmálaráðherra, nú ert þú í dauðafæri Þorbjörg Jón Þorvaldur Heiðarsson skrifar Skoðun Heggur sá er hlífa skyldi Rósa Guðbjartsdóttir skrifar Skoðun Sporin í snjónum Arnar Sigurðsson skrifar Skoðun Stórefla þarf kjarnahlutverk ASÍ Arnaldur Grétarsson skrifar Skoðun Fullorðið fatlað fólk á rétt á áframhaldandi ráðgjöf og greiningu Atli Már Haraldsson Zebitz skrifar Skoðun Við í Ölfusi höfum ekki beðið eftir öðrum, við erum leiðandi Grétar Ingi Erlendsson skrifar Skoðun Hvernig get ég fundið ró þegar barnið mitt er í uppnámi? Sigrún Þóra Sveinsdóttir skrifar Skoðun Vill ráðherra veikja lífeyriskerfið? Finnbjörn A Hermannsson skrifar Skoðun Iceland Is Better Off than Switzerland Carl Baudenbacher skrifar Skoðun Nýr meirihluti tók við leikskólakerfi í stórsókn Steinunn Gyðu- og Guðjónsdóttir,Bjarnveig Birta Bjarnadóttir skrifar Skoðun Góð þjónusta kostar, slök þjónusta kostar meira Laufey E. Gissurardóttir skrifar Skoðun Kostnaðurinn við nei Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun Hver stal kökunni úr krúsinni? Gunnar Valur Sveinsson skrifar Skoðun Stríð Rússlands gegn utanríkisviðskiptum Úkraínu er stríð gegn fæðuöryggi heimsins Clara Ganslandt skrifar Skoðun Sjónvarpið 60 ára: Þögnin segir líka sögu Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Takk Hörður Jóhann Páll Jóhannsson 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 Áskorun til dómsmálaráðherra, nú ert þú í dauðafæri Þorbjörg Jón Þorvaldur Heiðarsson skrifar
Skoðun Fullorðið fatlað fólk á rétt á áframhaldandi ráðgjöf og greiningu Atli Már Haraldsson Zebitz skrifar
Skoðun Nýr meirihluti tók við leikskólakerfi í stórsókn Steinunn Gyðu- og Guðjónsdóttir,Bjarnveig Birta Bjarnadóttir skrifar
Skoðun Stríð Rússlands gegn utanríkisviðskiptum Úkraínu er stríð gegn fæðuöryggi heimsins Clara Ganslandt skrifar