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 Hver stjórnar ríkisstjórn Kristrúnar Frostadóttur? Júlíus Valsson Skoðun Bíddu! Erum við ekki að kjósa um það sama? Yngvi Ómar Sigrúnarson Skoðun Stóra spurningin um íslenskt fiskeldi Björn Hembre,Daníel Jakobsson,Vidar Aspehaug Skoðun Gögnin á borðið Steindór Þórarinsson Skoðun Ég hélt að ég vissi hvað fullveldi væri Hilmar Kristinsson Skoðun Röng spurning í réttri umræðu Hjálmar Bogi Hafliðason Skoðun Börn fá aðeins eina bernsku Hólmfríður Jennýjar Árnadóttir Skoðun Vönduð hönnun er ábyrg uppbygging Björg Torfadóttir Skoðun Markaðsverð raforku í áttfalt heimilisverð Símon Einarsson Skoðun Iðumálið frá upphafi frá sjónarhóli Stóru-Laxárdeildar Esther Guðjónsdótti Skoðun Skoðun 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 Skoðun Þegar innviðaskuldin gjaldfellir samfélagssáttmálann Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Ekki sjá eftir atkvæðinu þínu! Arnar Steinn Þórarinsson skrifar Skoðun Símafriður er kominn til að vera og það er fagnaðarefni Atli Þór Jóhannsson,Hermann Arnar Austmar,Dagný Hróbjartsdóttir,Héðinn Svarfdal Björnsson,Karen Kristine Pye,Kristófer Nökkvi Sigurðsson,Kristín Ólöf Grétarsdóttir,Salka Hauksdóttir,Sigvaldi Egill Lárusson,Stefán Þór Helgason,Stefán Karl Snorrason skrifar Skoðun Er sanngjarnt að almenningssamgöngur á landsbyggðinni séu skertar? Halla Hrund Logadóttir skrifar Skoðun Í kjörklefanum erum við ein Jón Steindór Valdimarsson skrifar Skoðun Sævar Helgi horfir heima Atli Viðar Thorstensen skrifar Skoðun Skiptir stærðin máli? Páll Rafnar Þorsteinsson skrifar Skoðun Samvinna auðlindagreina styrkir allra hag Þorsteinn Másson skrifar Skoðun Ekki ert þú nú mikill maður Kristján Loftsson Kristján Logason skrifar Skoðun Spyrjið ykkur: Fyrir hvern vinnur íslenska krónan? Þórður Snær Júlíusson 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 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
Skoðun Símafriður er kominn til að vera og það er fagnaðarefni Atli Þór Jóhannsson,Hermann Arnar Austmar,Dagný Hróbjartsdóttir,Héðinn Svarfdal Björnsson,Karen Kristine Pye,Kristófer Nökkvi Sigurðsson,Kristín Ólöf Grétarsdóttir,Salka Hauksdóttir,Sigvaldi Egill Lárusson,Stefán Þór Helgason,Stefán Karl Snorrason skrifar
Skoðun Er sanngjarnt að almenningssamgöngur á landsbyggðinni séu skertar? Halla Hrund Logadóttir skrifar