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 Áfastur plasttappi lýðræðisins Þórður Snær Júlíusson Skoðun Halldór 22.02.2025 Halldór Söngvakeppnin og hömlulaus áfengisdýrkun Björn Sævar Einarsson Skoðun Opið bréf til bæjarstjóra Kópavogs Ágústa Dröfn Kristleifsdóttir Skoðun Háskóli Íslands fyrir öll - Rektorsframboð Silju Báru Ólöf Bjarki Antons og Atli María Kjeld Skoðun Opið bréf til Einars Þorsteinssonar og Hildar Björnsdóttur - Hafið þið enga sómakennd? Linda Ósk Sigurðardóttir Skoðun Harka af sér og halda áfram Hulda Jónsdóttir Tölgyes Skoðun Stjórn Sambands íslenskra sveitarfélaga er sama um menntun barna en hvað með foreldra? Helga C Reynisdóttir Skoðun Um Varasjóð VR Flosi Eiríksson Skoðun Góðir vegir – Aukin lífsgæði og blómlegt atvinnulíf Edda Rut Björnsdóttir Skoðun Skoðun Skoðun Opið bréf til Einars Þorsteinssonar og Hildar Björnsdóttur - Hafið þið enga sómakennd? Linda Ósk Sigurðardóttir skrifar Skoðun Sameinumst – stétt með stétt Sævar Jónsson skrifar Skoðun Opið bréf til bæjarstjóra Kópavogs Ágústa Dröfn Kristleifsdóttir skrifar Skoðun Stjórn Sambands íslenskra sveitarfélaga er sama um menntun barna en hvað með foreldra? Helga C Reynisdóttir skrifar Skoðun Söngvakeppnin og hömlulaus áfengisdýrkun Björn Sævar Einarsson skrifar Skoðun Íþróttastarf fyrir alla Guðmundur Sigurbergsson,Ingvar Sverrisson,Hrafnkell Marínósson skrifar Skoðun Á hlóðum Mennta- og barnamálaráðuneytisins Meyvant Þórólfsson skrifar Skoðun Að verja friðinn Þorgerður Katrín Gunnarsdóttir skrifar Skoðun 12 spor ríkisstjórnarinnar Guðmundur Ingi Þóroddsson skrifar Skoðun Færni í nýsköpun krefst þjálfunar Ingibjörg Gunnarsdóttir skrifar Skoðun Þorgerður áttar sig á gildi fullveldisins Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Góðir vegir – Aukin lífsgæði og blómlegt atvinnulíf Edda Rut Björnsdóttir skrifar Skoðun Háskóli Íslands fyrir öll - Rektorsframboð Silju Báru Ólöf Bjarki Antons og Atli María Kjeld skrifar Skoðun Áfastur plasttappi lýðræðisins Þórður Snær Júlíusson skrifar Skoðun Um Varasjóð VR Flosi Eiríksson skrifar Skoðun Töfrakista tækifæranna Hrefna Óskarsdóttir skrifar Skoðun Dómskerfið reynir að þegja alla gagnrýni á sig í hel Jörgen Ingimar Hansson skrifar Skoðun Frelsið er yndislegt þegar það hentar Jens Garðar Helgason skrifar Skoðun Borgaralegt og hernaðarlegt Bjarni Már Magnússon skrifar Skoðun Áskorun til Reykjavíkurborgar um matvæli í leik- og grunnskólum Anna Laufey Stefánsdóttir skrifar Skoðun Gervigreind er síðasta von íslensks heilbrigðiskerfis – munum við grípa tækifærið? Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun Við erum ennþá hvalveiðiþjóð, hvenær ætlar ríkisstjórnin að grípa í taumana? Micah Garen skrifar Skoðun Vegna umfjöllunar Kveiks um kynferðislega áreitni á vinnustöðum Andri Valur Ívarsson,Anna Rós Sigmundsdóttir,Dagný Aradóttir Pind,Hrannar Már Gunnarsson,Jenný Þórunn Stefánsdóttir skrifar Skoðun Grafið undan grunngildum Sólveig Anna Jónsdóttir skrifar Skoðun Samúð Jón Steinar Gunnlaugsson skrifar Skoðun Allskonar núansar Lilja Kristín Jónsdóttir skrifar Skoðun Íslensk framleiðsla á undanhaldi - hver græðir? Guðmundur Þórir Sigurðsson skrifar Skoðun Magnús Karl Magnússon – öflugur málsvari Háskóla Íslands Arna Hauksdóttir,Þórarinn Guðjónsson skrifar Skoðun Tungumálakort – leitin að tungumálaforðanum 2025 Renata Emilsson Peskova,Þorbjörg Halldórsdóttir,Kristín R. Vilhjálmsdóttir skrifar Skoðun Byggjum meira á Kjalarnesi Gunnar Alexander Ólafsson 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.
Háskóli Íslands fyrir öll - Rektorsframboð Silju Báru Ólöf Bjarki Antons og Atli María Kjeld Skoðun
Opið bréf til Einars Þorsteinssonar og Hildar Björnsdóttur - Hafið þið enga sómakennd? Linda Ósk Sigurðardóttir Skoðun
Stjórn Sambands íslenskra sveitarfélaga er sama um menntun barna en hvað með foreldra? Helga C Reynisdóttir Skoðun
Skoðun Opið bréf til Einars Þorsteinssonar og Hildar Björnsdóttur - Hafið þið enga sómakennd? Linda Ósk Sigurðardóttir skrifar
Skoðun Stjórn Sambands íslenskra sveitarfélaga er sama um menntun barna en hvað með foreldra? Helga C Reynisdóttir skrifar
Skoðun Íþróttastarf fyrir alla Guðmundur Sigurbergsson,Ingvar Sverrisson,Hrafnkell Marínósson skrifar
Skoðun Háskóli Íslands fyrir öll - Rektorsframboð Silju Báru Ólöf Bjarki Antons og Atli María Kjeld skrifar
Skoðun Áskorun til Reykjavíkurborgar um matvæli í leik- og grunnskólum Anna Laufey Stefánsdóttir skrifar
Skoðun Gervigreind er síðasta von íslensks heilbrigðiskerfis – munum við grípa tækifærið? Sigvaldi Einarsson skrifar
Skoðun Við erum ennþá hvalveiðiþjóð, hvenær ætlar ríkisstjórnin að grípa í taumana? Micah Garen skrifar
Skoðun Vegna umfjöllunar Kveiks um kynferðislega áreitni á vinnustöðum Andri Valur Ívarsson,Anna Rós Sigmundsdóttir,Dagný Aradóttir Pind,Hrannar Már Gunnarsson,Jenný Þórunn Stefánsdóttir skrifar
Skoðun Magnús Karl Magnússon – öflugur málsvari Háskóla Íslands Arna Hauksdóttir,Þórarinn Guðjónsson skrifar
Skoðun Tungumálakort – leitin að tungumálaforðanum 2025 Renata Emilsson Peskova,Þorbjörg Halldórsdóttir,Kristín R. Vilhjálmsdóttir skrifar
Háskóli Íslands fyrir öll - Rektorsframboð Silju Báru Ólöf Bjarki Antons og Atli María Kjeld Skoðun
Opið bréf til Einars Þorsteinssonar og Hildar Björnsdóttur - Hafið þið enga sómakennd? Linda Ósk Sigurðardóttir Skoðun
Stjórn Sambands íslenskra sveitarfélaga er sama um menntun barna en hvað með foreldra? Helga C Reynisdóttir Skoðun