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 Þétting í þágu hverra? Sara Björg Sigurðardóttir Skoðun Flokkar sem telja almenning of vitlausan til að vita hvað sé sér fyrir bestu Þórður Snær Júlíusson Skoðun Úlfar sem forðast sól! Jóna Guðbjörg Árnadóttir Skoðun Hver á auðlindir Íslands? – Kallar á nýja og skýra löggjöf Einar G. Harðarson Skoðun Hann valdi sér nafnið Leó Bjarni Karlsson Skoðun Misskilin sjálfsmynd Finnur Thorlacius Eiríksson Skoðun Halldór 10.05.2025 Halldór Byggðalína eða Borgarlína Guðmundur Haukur Jakobsson Skoðun Óvandaður og einhliða fréttaflutningur RÚV af stríðinu á Gaza Birgir Finnsson Skoðun Til hvers þá að segja satt? Pólitískt baktjaldamakk og upplýsingafölsun í Suðurnesjabæ Ari Gylfason Skoðun Skoðun Skoðun Fátækt á Íslandi: Áskoranir, viðkvæmir hópar og leiðir til úrbóta Friðþjófur Helgi Karlsson skrifar Skoðun Verndum vörumerki í tónlist Eiríkur Sigurðsson skrifar Skoðun Hann valdi sér nafnið Leó Bjarni Karlsson skrifar Skoðun Misskilin sjálfsmynd Finnur Thorlacius Eiríksson skrifar Skoðun Hvenær er nóg nóg? Ása Berglind Hjálmarsdóttir skrifar Skoðun Byggðalína eða Borgarlína Guðmundur Haukur Jakobsson skrifar Skoðun Úlfar sem forðast sól! Jóna Guðbjörg Árnadóttir skrifar Skoðun Aldrei aftur Halla Hrund Logadóttir skrifar Skoðun Tala ekki um lokamarkmiðið Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Hver á auðlindir Íslands? – Kallar á nýja og skýra löggjöf Einar G. Harðarson skrifar Skoðun Þétting í þágu hverra? Sara Björg Sigurðardóttir skrifar Skoðun Flokkar sem telja almenning of vitlausan til að vita hvað sé sér fyrir bestu Þórður Snær Júlíusson skrifar Skoðun Til hvers þá að segja satt? Pólitískt baktjaldamakk og upplýsingafölsun í Suðurnesjabæ Ari Gylfason skrifar Skoðun POTS er ekki tískubylgja Hanna Birna Valdimarsdóttir,Hugrún Vignisdóttir skrifar Skoðun Er niðurstaðan einstök? Ársreikningur Hveragerðisbæjar 2024 Friðrik Sigurbjörnsson,Eyþór H. Ólafsson skrifar Skoðun Hvað er verið að leiðrétta? Ægir Örn Arnarson skrifar Skoðun Loftslagsaðgerðir eru forsenda velsældar til framtíðar – ekki valkostur: Svargrein við niðurstöðum rannsóknar sem kynnt var á Velsældarþingi í gær Laura Sólveig Lefort Scheefer skrifar Skoðun Afsökunarbeiðni til fyrri kynslóða – og þeirra sem erfa munu landið Arnar Þór Jónsson skrifar Skoðun 75 ár af evrópskri samheldni og samvinnu Clara Ganslandt skrifar Skoðun Sigurður Ingi í mikilli mótsögn við sjálfan sig! Magnús Guðmundsson skrifar Skoðun Vetrarvirkjanir Sigurður Ingi Friðleifsson skrifar Skoðun Yfirgnæfandi meirihluti vill þjóðaratkvæði Jón Steindór Valdimarsson skrifar Skoðun Smábátar eru framtíðin, segir David Attenborough Kjartan Sveinsson skrifar Skoðun Leiðrétting veiðigjalda mun skila sér í bættum innviðum Arna Lára Jónsdóttir skrifar Skoðun Hvað er verið að leiðrétta? Gabríel Ingimarsson,Sverrir Páll Einarsson,Alexander Hauksson,Ingvar Þóroddsson,María Ellen Steingrimsdóttir,Oddgeir Páll Georgsson,Ingunn Rós Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Efnahagslegur hagvöxtur þýðir ekki endilega samfélagslegur hagvöxtur Davíð Routley skrifar Skoðun Börn innan seilingar Árni Guðmundsson skrifar Skoðun Hallarekstur í Hafnarfirði Jón Ingi Hákonarson skrifar Skoðun Hvers konar Evrópuríki viljum við vera? Magnús Árni Skjöld Magnússon skrifar Skoðun Orðskrípið sem bjarga á veiðigjaldinu Ólafur Adolfsson 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.
Flokkar sem telja almenning of vitlausan til að vita hvað sé sér fyrir bestu Þórður Snær Júlíusson Skoðun
Til hvers þá að segja satt? Pólitískt baktjaldamakk og upplýsingafölsun í Suðurnesjabæ Ari Gylfason Skoðun
Skoðun Fátækt á Íslandi: Áskoranir, viðkvæmir hópar og leiðir til úrbóta Friðþjófur Helgi Karlsson skrifar
Skoðun Flokkar sem telja almenning of vitlausan til að vita hvað sé sér fyrir bestu Þórður Snær Júlíusson skrifar
Skoðun Til hvers þá að segja satt? Pólitískt baktjaldamakk og upplýsingafölsun í Suðurnesjabæ Ari Gylfason skrifar
Skoðun Er niðurstaðan einstök? Ársreikningur Hveragerðisbæjar 2024 Friðrik Sigurbjörnsson,Eyþór H. Ólafsson skrifar
Skoðun Loftslagsaðgerðir eru forsenda velsældar til framtíðar – ekki valkostur: Svargrein við niðurstöðum rannsóknar sem kynnt var á Velsældarþingi í gær Laura Sólveig Lefort Scheefer skrifar
Skoðun Afsökunarbeiðni til fyrri kynslóða – og þeirra sem erfa munu landið Arnar Þór Jónsson skrifar
Skoðun Hvað er verið að leiðrétta? Gabríel Ingimarsson,Sverrir Páll Einarsson,Alexander Hauksson,Ingvar Þóroddsson,María Ellen Steingrimsdóttir,Oddgeir Páll Georgsson,Ingunn Rós Kristjánsdóttir skrifar
Skoðun Efnahagslegur hagvöxtur þýðir ekki endilega samfélagslegur hagvöxtur Davíð Routley skrifar
Flokkar sem telja almenning of vitlausan til að vita hvað sé sér fyrir bestu Þórður Snær Júlíusson Skoðun
Til hvers þá að segja satt? Pólitískt baktjaldamakk og upplýsingafölsun í Suðurnesjabæ Ari Gylfason Skoðun