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 Dulinn kostnaður við kreditkortið þitt Dagur B. Eggertsson Skoðun Hvað sér unga fólkið sem ég sé ekki? Gunnar Salvarsson Skoðun Voru lífeyrisréttindi markvisst tekin af opinberum starfsmönnum og var engin leiðrétting launa? Gunnar Alexander Ólafsson,Sveinn Ólafsson Skoðun Hljóðlát endalok íslensku vefumsjónarkerfanna Birgir Hrafn Birgisson Skoðun Hlutdrægni RÚV í ESB umræðunni Birgir Finnsson Skoðun Evrópusambandið og fiskveiðar Finnur Torfi Magnússon. Skoðun Iðumálið frá upphafi frá sjónarhóli Stóru-Laxárdeildar Esther Guðjónsdótti Skoðun Óttinn sem gerir fólk leiðitamt og þörfin að tilheyra Helga Þórólfsdóttir Skoðun „Hagræðingar” í Reykjanesbæ Halldóra Fríða Þorvaldssdóttir,Guðný Birna Guðmundsdóttir Skoðun Bíddu! Erum við ekki að kjósa um það sama? Yngvi Ómar Sigrúnarson Skoðun Skoðun Skoðun Hvernig fyrirbyggjum við heimilisleysi eftir meðferð vegna vímuefnaröskunar? Erla Björg Sigurðardóttir skrifar Skoðun Dulinn kostnaður við kreditkortið þitt Dagur B. Eggertsson skrifar Skoðun Hljóðlát endalok íslensku vefumsjónarkerfanna Birgir Hrafn Birgisson skrifar Skoðun Það borgar sig að skoða kostina Gunnar Ármannsson skrifar Skoðun Hvað sér unga fólkið sem ég sé ekki? Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Hlutdrægni RÚV í ESB umræðunni Birgir Finnsson skrifar Skoðun Voru lífeyrisréttindi markvisst tekin af opinberum starfsmönnum og var engin leiðrétting launa? Gunnar Alexander Ólafsson,Sveinn Ólafsson skrifar Skoðun Evrópusambandið og fiskveiðar Finnur Torfi Magnússon. skrifar Skoðun Það er alltaf til byssa. Vertu blómið! Guðmunda G. Guðmundsdóttir skrifar Skoðun „Hagræðingar” í Reykjanesbæ Halldóra Fríða Þorvaldssdóttir,Guðný Birna Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Óttinn sem gerir fólk leiðitamt og þörfin að tilheyra Helga Þórólfsdóttir skrifar Skoðun Tennur og tryggingar Guðjón Sigurbjartsson skrifar Skoðun Iðumálið frá upphafi frá sjónarhóli Stóru-Laxárdeildar Esther Guðjónsdótti skrifar Skoðun Íslenska fánann á ekki að nota til skemmdarverka Ugla Stefanía Kristjönudóttir Jónsdóttir skrifar Skoðun Stóra spurningin um íslenskt fiskeldi Björn Hembre,Daníel Jakobsson,Vidar Aspehaug skrifar Skoðun Bíddu! Erum við ekki að kjósa um það sama? Yngvi Ómar Sigrúnarson skrifar Skoðun Hver stjórnar ríkisstjórn Kristrúnar Frostadóttur? Júlíus Valsson skrifar Skoðun Vantar okkur líka lesefni sem börn hafa áhuga á að velja sjálf? Birgir Hrafn Birgisson skrifar Skoðun Verum góð við hvort annað Eva Pandora Baldursdóttir skrifar Skoðun Ég hélt að ég vissi hvað fullveldi væri Hilmar Kristinsson skrifar Skoðun Umburðarlyndið sem geltir Sveinn Kristjánsson skrifar Skoðun Börn fá aðeins eina bernsku Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir skrifar Skoðun Gögnin á borðið Steindór Þórarinsson skrifar Skoðun Röng spurning í réttri umræðu Hjálmar Bogi Hafliðason skrifar Skoðun Vönduð hönnun er ábyrg uppbygging Björg Torfadóttir skrifar Skoðun Markaðsverð raforku í áttfalt heimilisverð Símon Einarsson skrifar Skoðun Aukin gjaldtaka vinnur gegn dreifingu ferðamanna Sara Sigmundsdóttir skrifar Skoðun Svíkjum ekki gerða samninga Bragi Bjarnason skrifar Skoðun Danir ætla að verja Grænland Arnór Sigurjónsson skrifar Skoðun Já eða nei? Kosningar 29. ágúst 2026 Grétar H. Óskarsson 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.
Voru lífeyrisréttindi markvisst tekin af opinberum starfsmönnum og var engin leiðrétting launa? Gunnar Alexander Ólafsson,Sveinn Ólafsson Skoðun
Skoðun Hvernig fyrirbyggjum við heimilisleysi eftir meðferð vegna vímuefnaröskunar? Erla Björg Sigurðardóttir skrifar
Skoðun Voru lífeyrisréttindi markvisst tekin af opinberum starfsmönnum og var engin leiðrétting launa? Gunnar Alexander Ólafsson,Sveinn Ólafsson skrifar
Skoðun „Hagræðingar” í Reykjanesbæ Halldóra Fríða Þorvaldssdóttir,Guðný Birna Guðmundsdóttir skrifar
Skoðun Íslenska fánann á ekki að nota til skemmdarverka Ugla Stefanía Kristjönudóttir Jónsdóttir skrifar
Skoðun Vantar okkur líka lesefni sem börn hafa áhuga á að velja sjálf? Birgir Hrafn Birgisson skrifar
Voru lífeyrisréttindi markvisst tekin af opinberum starfsmönnum og var engin leiðrétting launa? Gunnar Alexander Ólafsson,Sveinn Ólafsson Skoðun