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 7 er ekki lengur 7 Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir,Álfhildur Leifsdóttir Skoðun Ósýnileg hamlandi einkenni – þegar baráttan sést ekki Sigrún Heimisdóttir Skoðun Þrjú lögregluembætti – á hvaða forsendum? Björn Bjarki Þorsteinsson Skoðun Verkin fylgja, varla fé Magnús Magnússon Skoðun Ríkisútvarpið og hlutverk þess Skoðun Lífeyrissjóðs tekjur og skerðing ellilífeyris Sigurður Tómas Garðarsson Skoðun Vaxtabætur hverfa þegar vextirnir bíta mest Magnea Gná Jóhannsdóttir Skoðun Þegar sátt er ekki lausnin – hvaða aðrar leiðir eru færar? Kristín Skjaldardóttir,Þóra Sigfríður Einarsdóttir Skoðun Hugrenningar í kjölfar sýknudóms í Landsrétti Helgi Gunnlaugsson Skoðun Íslendingar kusu fátækt og einangrun þann 29. ágúst 2026 Jón Frímann Jónsson Skoðun Skoðun Skoðun Sátt um hvað? Ofbeldi er ekki ágreiningur Inga Valgerður Henriksen Bergdal skrifar Skoðun Er samþykki skálkaskjól fyrir skepnuskap ? Magnea Marinósdóttir skrifar Skoðun Ósýnileg hamlandi einkenni – þegar baráttan sést ekki Sigrún Heimisdóttir skrifar Skoðun Íslendingar kusu fátækt og einangrun þann 29. ágúst 2026 Jón Frímann Jónsson skrifar Skoðun Innviðirnir verða að ráða hraðanum Eggert Guðmundsson skrifar Skoðun Falleinkunn fyrir Heima-dæmi Sigurður Sævarsson skrifar Skoðun 7 er ekki lengur 7 Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir,Álfhildur Leifsdóttir skrifar Skoðun Þegar sátt er ekki lausnin – hvaða aðrar leiðir eru færar? Kristín Skjaldardóttir,Þóra Sigfríður Einarsdóttir skrifar Skoðun Margt smátt Sigurður Líndal Þórisson skrifar Skoðun Lífeyrissjóðs tekjur og skerðing ellilífeyris Sigurður Tómas Garðarsson skrifar Skoðun Stígum inn, konur eiga ekki að þurfa að herða sig Jakob Tryggvason skrifar Skoðun Verkin fylgja, varla fé Magnús Magnússon skrifar Skoðun Þrjú lögregluembætti – á hvaða forsendum? Björn Bjarki Þorsteinsson skrifar Skoðun Ríkisútvarpið og hlutverk þess skrifar Skoðun Leyndinni loks aflétt Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Vaxtabætur hverfa þegar vextirnir bíta mest Magnea Gná Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Hugrenningar í kjölfar sýknudóms í Landsrétti Helgi Gunnlaugsson skrifar Skoðun Þegar unga kynslóðin missir trúna á framtíðina Gestur Valgarðsson skrifar Skoðun Ættarnöfn í nýju ljósi: álit umboðsmanns Alþingis Marteinn Jónasson skrifar Skoðun Hvar var rannsóknarblaðamennskan? Theódór S. Halldórsson skrifar Skoðun Er náttúrupassinn áhættunnar virði? Valdís María Smáradóttir skrifar Skoðun Keisarinn er ekki í fötum! Hjördís Guðný Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Gíraffaheilkennið þvert á flokka Bjarni Karlsson skrifar Skoðun Verstfirðir eða Bestfirðir? Erna Lea Bergsteinsdóttir skrifar Skoðun Íslenskunám í starfi er sameiginleg ábyrgð Rebekka Levin,Heiða Björk Vignisdóttir skrifar Skoðun Hversu marga dökka sérðu á myndinni? Óskar Steinn Ómarsson skrifar Skoðun Ritskoðun fjölmiðlanefndar? Hallmundur Albertsson skrifar Skoðun Hefur eftirlitsstofnun ríkisins misst sjónar á velferð barna? Anna Margrét Hrólfsdóttir,Elsa Dögg Benjamínsdóttir,Fríður Pétursdóttir,Guðlaugur Kristmundsson,María Dröfn Egilsdóttir,Sigurgeir B. Þórisson skrifar Skoðun Fleyg ummæli á Alþingi! Steingrímur Jónsson skrifar Skoðun Leikskóli á að vera réttur allra barna Dagur B. Eggertsson 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.
Þegar sátt er ekki lausnin – hvaða aðrar leiðir eru færar? Kristín Skjaldardóttir,Þóra Sigfríður Einarsdóttir Skoðun
Skoðun Þegar sátt er ekki lausnin – hvaða aðrar leiðir eru færar? Kristín Skjaldardóttir,Þóra Sigfríður Einarsdóttir skrifar
Skoðun Íslenskunám í starfi er sameiginleg ábyrgð Rebekka Levin,Heiða Björk Vignisdóttir skrifar
Skoðun Hefur eftirlitsstofnun ríkisins misst sjónar á velferð barna? Anna Margrét Hrólfsdóttir,Elsa Dögg Benjamínsdóttir,Fríður Pétursdóttir,Guðlaugur Kristmundsson,María Dröfn Egilsdóttir,Sigurgeir B. Þórisson skrifar
Þegar sátt er ekki lausnin – hvaða aðrar leiðir eru færar? Kristín Skjaldardóttir,Þóra Sigfríður Einarsdóttir Skoðun