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 Halldór 18.07.2026 Halldór Eru brotalamir menntakerfisins fyrst að koma upp núna? Þóranna Rósa Ólafsdóttir Skoðun 24000 Íslendingar telja sig hafa skaðast alvarlega – af hverju er það ekki rannsakað? Jóhannes Loftsson Skoðun Áfengi heim að dyrum? Halla Þorvaldsdóttir Skoðun Hernaðarheilkenni Heimssýnar Gunnar Hólmsteinn Ársælsson Skoðun Barnið vex en Fésbókin ekki Reyn Alpha Magnúsdóttir Skoðun Verðmætasköpunarhaustið? Af 1000 störfum voru 962 opinber og 38 á almenna markaðnum Elliði Vignisson Skoðun Mörk réttarríkisins og friðhelgi einkasamskipta Erna Bjarnadóttir Skoðun Hvenær urðu Íslendingar svona uppteknir af því að eiga? Valerio Gargiulo Skoðun Vægi Íslendinga gæti jafnast á við 15 milljónir Þjóðverja Hjálmar Vilhjálmsson Skoðun Skoðun Skoðun Milli gjörða og gilda býr vonin. Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Áfengi heim að dyrum? Halla Þorvaldsdóttir skrifar Skoðun Barnið vex en Fésbókin ekki Reyn Alpha Magnúsdóttir skrifar Skoðun Eru brotalamir menntakerfisins fyrst að koma upp núna? Þóranna Rósa Ólafsdóttir skrifar Skoðun Að segja „JÁ“ snýst um sanngirni og framþróun Nichole Leigh Mosty skrifar Skoðun „Lýðræðisveisla“ sem skaðar lýðræðið. Forsetinn er á matseðlinum Júlíus Valsson skrifar Skoðun Verðmætasköpunarhaustið? Af 1000 störfum voru 962 opinber og 38 á almenna markaðnum Elliði Vignisson skrifar Skoðun Hernaðarheilkenni Heimssýnar Gunnar Hólmsteinn Ársælsson skrifar Skoðun Hvað þarf til að verða sjúkraliði? Sandra B. Franks skrifar Skoðun Flýtum tvöföldun Vesturlandsvegar – í þágu umferðaröryggis Björn Bjarki Þorsteinsson skrifar Skoðun 24000 Íslendingar telja sig hafa skaðast alvarlega – af hverju er það ekki rannsakað? Jóhannes Loftsson skrifar Skoðun Sjálfbært laxeldi á Íslandi Kristján Ingimarsson skrifar Skoðun Þau læra það börnin sem fyrir þeim er haft Gunnar Björgvinsson skrifar Skoðun Hvenær urðu Íslendingar svona uppteknir af því að eiga? Valerio Gargiulo skrifar Skoðun Verðum við að sætta okkur við meira af bílhræjum og verri umgengni? Bergur Þorri Benjamínsson skrifar Skoðun Vægi Íslendinga gæti jafnast á við 15 milljónir Þjóðverja Hjálmar Vilhjálmsson skrifar Skoðun Af hverju tala þau svona? Guðjón Heiðar Pálsson skrifar Skoðun Hver gætir barnanna þegar kerfið bregst? Inga Sæland skrifar Skoðun Mörk réttarríkisins og friðhelgi einkasamskipta Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Samfélagsmiðlar eru ekki barnaleikur Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Mesti árangur í útlendingamálum í 9 ár Þorbjörg S Gunnlaugsdóttir skrifar Skoðun Mætti sleppa því að blekkja heimilisfólkið Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Verðmæti góðrar vinnustaðamenningar Hólmfríður Jennýar Árnadóttir skrifar Skoðun Ég hélt fyrst að fréttin væri um Sigurð Elías Blöndal Guðjónsson skrifar Skoðun Dregur Útlendingastofnun úr samkeppnishæfni Háskóla Íslands? Rob Chantrey skrifar Skoðun Ég kvíði eftirköstum ESB-kosninganna - Óháð niðurstöðu Þorsteinn Magnússon skrifar Skoðun Ævisaga krónunnar Gestur Valgarðsson skrifar Skoðun Er Ísland með landslið í fótbolta? Jón Páll Haraldsson skrifar Skoðun Hví ekki að velja eitthvað ódýrara en evru? Jóhann Óli Eiðsson skrifar Skoðun Ef Ísland væri gosdrykkur Geir Gígja 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.
24000 Íslendingar telja sig hafa skaðast alvarlega – af hverju er það ekki rannsakað? Jóhannes Loftsson Skoðun
Verðmætasköpunarhaustið? Af 1000 störfum voru 962 opinber og 38 á almenna markaðnum Elliði Vignisson Skoðun
Skoðun Verðmætasköpunarhaustið? Af 1000 störfum voru 962 opinber og 38 á almenna markaðnum Elliði Vignisson skrifar
Skoðun Flýtum tvöföldun Vesturlandsvegar – í þágu umferðaröryggis Björn Bjarki Þorsteinsson skrifar
Skoðun 24000 Íslendingar telja sig hafa skaðast alvarlega – af hverju er það ekki rannsakað? Jóhannes Loftsson skrifar
Skoðun Verðum við að sætta okkur við meira af bílhræjum og verri umgengni? Bergur Þorri Benjamínsson skrifar
24000 Íslendingar telja sig hafa skaðast alvarlega – af hverju er það ekki rannsakað? Jóhannes Loftsson Skoðun
Verðmætasköpunarhaustið? Af 1000 störfum voru 962 opinber og 38 á almenna markaðnum Elliði Vignisson Skoðun