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 Saga frá Svíþjóð - Lífskjör mælast ekki í vaxtaprósentum Berglind Ragnarsdóttir Skoðun Björgum okkur frá þeim sem ætla að bjarga þjóðinni frá sjálfri sér Þórður Snær Júlíusson Skoðun Ekki nóg að telja milljarðana: Árangur verður að mælast Eyþór Eðvarðsson Skoðun Kristján Loftsson og stalínistarnir Arngrímur Stefánsson Skoðun Þegar skattfé velur búsetu Hjálmar Bogi Hafliðason Skoðun Að þýða texta er ekki það sama og að búa til námsefni Bogi Ragnarsson Skoðun Kynslóðaskipti í ferðaþjónustu: Ástríða dugar ekki ein og sér. Díana Mjöll Sveinsdóttir,Sveinn Sigurbjarnarson Skoðun Frekjukallar fyrr og nú Arnar Sigurðsson Skoðun Lögreglan auglýsir eftir vilja löggjafans Elías Blöndal Guðjónsson Skoðun Forréttindafólk sem segir nei Margrét Guðmundsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Uppgjör við víkinga öld elítunnar - Hvernig siðmenntuð þjóð rís upp úr sjálfskaparvíti spillingar Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Getur Evrópusinni af hugsjón sannfært hrædda þjóð? Sigurjón Ólafsson skrifar Skoðun Frekjukallar fyrr og nú Arnar Sigurðsson skrifar Skoðun Forréttindafólk sem segir nei Margrét Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Saga frá Svíþjóð - Lífskjör mælast ekki í vaxtaprósentum Berglind Ragnarsdóttir skrifar Skoðun Ekki nóg að telja milljarðana: Árangur verður að mælast Eyþór Eðvarðsson skrifar Skoðun Ljósmyndarinn á öld gervigreindar Kristján Logason skrifar Skoðun Þegar skattfé velur búsetu Hjálmar Bogi Hafliðason skrifar Skoðun Afmarkað vald er ekki endilega lítið vald Gunnar Ármannsson skrifar Skoðun Suðurland í sókn en Vegagerðin sker niður landsbyggðarstrætó skrifar Skoðun Þjóðarsjóðurinn okkar heitir Landsvirkjun. Erum við að ávaxta hann? Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun Lýðræði í skugga sérhagsmuna – sjálfseyðingarbarátta íslensks samfélags Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Björgum okkur frá þeim sem ætla að bjarga þjóðinni frá sjálfri sér Þórður Snær Júlíusson skrifar Skoðun Kristján Loftsson og stalínistarnir Arngrímur Stefánsson skrifar Skoðun Ríkisstjórnir og fjölmiðlar Evrópu – sameinaðir í stuðningi við þjóðarmorð Hlynur Már Ragnheiðarson skrifar Skoðun Að þýða texta er ekki það sama og að búa til námsefni Bogi Ragnarsson skrifar Skoðun Ólafur Ragnar Grímsson og Cherry-picking Sigurður Kristinn Pálsson skrifar Skoðun Pílagrímaganga fyrir líkama og sál Sr. Arna Grétarsdóttir skrifar Skoðun Hatursorðræða á ekki heima í íþrótta- og æskulýðsstarfi Þóra Sigfríður Einarsdóttir,Kristín Skjaldardóttir,Eygló Ósk Gústafsdóttir skrifar Skoðun Lögreglan auglýsir eftir vilja löggjafans Elías Blöndal Guðjónsson skrifar Skoðun Kynslóðaskipti í ferðaþjónustu: Ástríða dugar ekki ein og sér. Díana Mjöll Sveinsdóttir,Sveinn Sigurbjarnarson skrifar Skoðun Kveðum niður gyðingahatur Guðmundur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Almyrkvinn 2026 – besta áhorfssvæðið gæti verið heima hjá þér Dagbjartur Kr. Brynjarsson skrifar Skoðun Hvalfjarðarsveit kallar eftir samtali við Vegagerðina um umferðaröryggi Björn Bjarki Þorsteinsson skrifar Skoðun Tæknin kemur hratt - en ávinningurinn ekki sjálfkrafa Gísli Rafn Ólafsson skrifar Skoðun Óafsakanlegt, en ekki óleysanlegt Birgir Hrafn Birgisson skrifar Skoðun Ofveiðin í ESB fyrir 500 árum Sigurjón Þórðarson skrifar Skoðun Getum við gert betur fyrir íslensk heimili? Berglind Guðmundsdóttir skrifar Skoðun FIFA skapar nýja skúrka Bragi V. Bergmann skrifar Skoðun Vangaveltur Hörður Torfason 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.
Kynslóðaskipti í ferðaþjónustu: Ástríða dugar ekki ein og sér. Díana Mjöll Sveinsdóttir,Sveinn Sigurbjarnarson Skoðun
Skoðun Uppgjör við víkinga öld elítunnar - Hvernig siðmenntuð þjóð rís upp úr sjálfskaparvíti spillingar Sigurður Sigurðsson skrifar
Skoðun Þjóðarsjóðurinn okkar heitir Landsvirkjun. Erum við að ávaxta hann? Sigvaldi Einarsson skrifar
Skoðun Lýðræði í skugga sérhagsmuna – sjálfseyðingarbarátta íslensks samfélags Sigurður Sigurðsson skrifar
Skoðun Björgum okkur frá þeim sem ætla að bjarga þjóðinni frá sjálfri sér Þórður Snær Júlíusson skrifar
Skoðun Ríkisstjórnir og fjölmiðlar Evrópu – sameinaðir í stuðningi við þjóðarmorð Hlynur Már Ragnheiðarson skrifar
Skoðun Hatursorðræða á ekki heima í íþrótta- og æskulýðsstarfi Þóra Sigfríður Einarsdóttir,Kristín Skjaldardóttir,Eygló Ósk Gústafsdóttir skrifar
Skoðun Kynslóðaskipti í ferðaþjónustu: Ástríða dugar ekki ein og sér. Díana Mjöll Sveinsdóttir,Sveinn Sigurbjarnarson skrifar
Skoðun Almyrkvinn 2026 – besta áhorfssvæðið gæti verið heima hjá þér Dagbjartur Kr. Brynjarsson skrifar
Skoðun Hvalfjarðarsveit kallar eftir samtali við Vegagerðina um umferðaröryggi Björn Bjarki Þorsteinsson skrifar
Kynslóðaskipti í ferðaþjónustu: Ástríða dugar ekki ein og sér. Díana Mjöll Sveinsdóttir,Sveinn Sigurbjarnarson Skoðun