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? Sendu okkur póst. Senda grein Nýsköpun og rannsóknir Mest lesið „Múslimahjörðin“ að taka yfir Ísland? Árni Þór Þórsson Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn yfirgefur okkur Lárus Bl. Sigurðsson Skoðun Manst þú eftir hverfinu þínu? Pétur Marteinsson Skoðun Halldór 10.01.2026 Halldór Styttum nám lækna Haraldur F. Gíslason Skoðun Íslenskan í andarslitrunum Steingrímur Jónsson Skoðun Þegar samhengi breytist – og orðræðan með Bogi Ragnarsson Skoðun Málið of stórt fyrir þjóðina Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Bókun 35: Þegar Alþingi missir síðasta orðið Júlíus Valsson Skoðun Íþróttaskuld Kristinn Albertsson Skoðun Skoðun Skoðun Þegar samhengi breytist – og orðræðan með Bogi Ragnarsson skrifar Skoðun Íþróttaskuld Kristinn Albertsson skrifar Skoðun Traust: Hinn ósýnilegi hornsteinn íslenskrar heilbrigðisþjónustu Jón Magnús Kristjánsson skrifar Skoðun Að vera vakandi karlmaður Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Mýtuvaxtarverkin - inngangskúrs í loftslagsafneitun Sveinn Atli Gunnarsson skrifar Skoðun Af hverju efast fólk enn – þegar loftslagsvísindin eru skýr? Eyþór Eðvarðsson skrifar Skoðun Reykjavík má ekki bregðast eldri borgurum Gunnar Einarsson skrifar Skoðun Að elska nóg til að sleppa takinu Ingrid Kuhlman skrifar Skoðun Ábyrgð og aðgerðir – fyrsta ár Flokks fólksins í meirihluta borgarstjórnar Einar Sveinbjörn Guðmundsson skrifar Skoðun Ný kynslóð Björg Magnúsdóttir skrifar Skoðun Manst þú eftir hverfinu þínu? Pétur Marteinsson skrifar Skoðun Málið of stórt fyrir þjóðina Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Sjálfstæðisflokkurinn yfirgefur okkur Lárus Bl. Sigurðsson skrifar Skoðun Bókun 35: Þegar Alþingi missir síðasta orðið Júlíus Valsson skrifar Skoðun „Múslimahjörðin“ að taka yfir Ísland? Árni Þór Þórsson skrifar Skoðun Ahhh! Þess vegna vill Trump eignast Grænland! Ágúst Kvaran skrifar Skoðun 35% aukning í millilandaflugi um Akureyrarflugvöll Ásthildur Sturludóttir skrifar Skoðun Við erum hjartað í boltanum Ásgeir Sveinsson skrifar Skoðun Áramótaheit sem endast Sigrún Þóra Sveinsdóttir skrifar Skoðun Vernd hvala er þjóðaröryggismál Micah Garen skrifar Skoðun Tímabært að koma böndum á gjaldskyldufrumskóginn Hanna Katrín Friðriksson skrifar Skoðun Uppgjöf í barnamálum Bozena Raczkowska skrifar Skoðun Að óttast að það verði sem orðið er Helga Þórólfsdóttir skrifar Skoðun Börnin okkar eiga betra skilið en ókunnugar afleysingar Kristín Kolbrún Waage Kolbeinsdóttir skrifar Skoðun Að nýta atvinnustefnu til að móta hagvöxt Mariana Mazzucato skrifar Skoðun Villi er allt sem þarf Birgir Liljar Soltani skrifar Skoðun Börnin borga verðið þegar kerfið bregst Svava Björg Mörk skrifar Skoðun Ómissandi innviðir – undirstaða öryggis og viðnáms samfélagsins Sólrún Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Atvinnuþátttaka eldra fólks og sjálfbærni Halldór S. Guðmundsson,Kolbeinn H. Stefánsson skrifar Skoðun Mannasættir Teitur Atlason 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 Traust: Hinn ósýnilegi hornsteinn íslenskrar heilbrigðisþjónustu Jón Magnús Kristjánsson skrifar
Skoðun Ábyrgð og aðgerðir – fyrsta ár Flokks fólksins í meirihluta borgarstjórnar Einar Sveinbjörn Guðmundsson skrifar
Skoðun Börnin okkar eiga betra skilið en ókunnugar afleysingar Kristín Kolbrún Waage Kolbeinsdóttir skrifar
Skoðun Ómissandi innviðir – undirstaða öryggis og viðnáms samfélagsins Sólrún Kristjánsdóttir skrifar
Skoðun Atvinnuþátttaka eldra fólks og sjálfbærni Halldór S. Guðmundsson,Kolbeinn H. Stefánsson skrifar