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 75 milljóna rangfærsla í samþykktum ársreikningi Krabbameinsfélags Íslands Einar Páll Svavarsson Skoðun Þjáist þú af staðreyndagreddu? Þórdís Hólm Filipsdóttir Skoðun Smekkvísi er ekki samningsbundin Ásgeir Guðmundsson Skoðun Misfarir í Mosfellsbæ Sólveig Anna Jónsdóttir Skoðun Gnexit Viðreisnar Bergþór Ólason Skoðun Af morðingjum og mannkostum Svala Magnea Ásdísardóttir Skoðun Myndin sem þú mátt ekki sjá Anna Laufey Stefánsdóttir,Kristín Ólöf Grétarsdóttir Skoðun Peningaglýjuórar meiða íslenskan almenning -Opið bréf til Kristrúnar Frostadóttur forsætisráðherra Örn Karlsson Skoðun Þegar forstjórinn smíðar hugbúnaðinn sjálfur Ása Rún Björnsdóttir,Óttar Guðmundsson Skoðun Pólitískt fleipur landlæknis Bjarni Freyr Guðmundsson Skoðun Skoðun Skoðun Hvernig samfélagi viltu búa í? Jóna Björk Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Endurgreiðsla vegna viðhalds er fjárfesting til framtíðar Jóhannes Unnar Barkarson skrifar Skoðun Þegar íslenskt auglýsingafé leitar til erlendra tæknirisa Hólmgeir Baldursson skrifar Skoðun Námsmat í 10. bekk skólaárið 2026-2027 Gauti Eiríksson skrifar Skoðun Þjáist þú af staðreyndagreddu? Þórdís Hólm Filipsdóttir skrifar Skoðun Landakortið minnkar ekki þótt lögreglustjórum fækki Lárus Bjarnason skrifar Skoðun Komdu með nestispeningana Sigvaldi Einarsson skrifar Skoðun Ósýnilegt fólk og sýnileg ábyrgð Þorvaldur Óttar Guðlaugsson skrifar Skoðun Bókun 35 - þarf virkilega að breyta stjórnarskránni? Gunnar Ármannsson skrifar Skoðun „Ný“ markmið í grunnskólum duga ekki Þórgunnur Reykjalín Vigfúsdóttir skrifar Skoðun Pólitískt fleipur landlæknis Bjarni Freyr Guðmundsson skrifar Skoðun Ákall um samstarf – Ekki bara samtal Anton Kári Halldórsson skrifar Skoðun Hvort á ég að kenna eftir fyrirmælum aðalnámskrár eða eftir getustigi nemandans? Eyjólfur Pétur Hafstein skrifar Skoðun Myndin sem þú mátt ekki sjá Anna Laufey Stefánsdóttir,Kristín Ólöf Grétarsdóttir skrifar Skoðun Áttu áttu? Lilja Rannveig Sigurgeirsdóttir skrifar Skoðun Þegar sannleikurinn þjónar ekki óttanum Helena Jónsdóttir skrifar Skoðun Peningaglýjuórar meiða íslenskan almenning -Opið bréf til Kristrúnar Frostadóttur forsætisráðherra Örn Karlsson skrifar Skoðun Íslenskt táknmál í stefnu – en hvar eru aðgerðirnar? Sigurlín Margrét Sigurðardóttir skrifar Skoðun Ísland sé frjálst, meðan sól gyllir haf Indriði Þröstur Gunnlaugsson skrifar Skoðun Misfarir í Mosfellsbæ Sólveig Anna Jónsdóttir skrifar Skoðun Gilda lögin bara þegar okkur hentar? Sandra Hlín Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Handbók MAGA hreyfingarnar: Flood the zone with shit Guðni Freyr Öfjörð skrifar Skoðun Smekkvísi er ekki samningsbundin Ásgeir Guðmundsson skrifar Skoðun „Nýjasta tíska, nýjasta tíska –allt innan fjárheimilda!“ Agla Þyri Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Reykjavík á ekki að gera allt ein Björg Magnúsdóttir skrifar Skoðun Gnexit Viðreisnar Bergþór Ólason skrifar Skoðun Ósýnilega fólkið Kristbjörg Þórisdóttir skrifar Skoðun Rammaáætlun: Tvær tillögur – tvenns konar vinnubrögð Katrín Helga Hallgrímsdóttir skrifar Skoðun Sama krónutöluhækkun í fjárlagafrumvarpinu – gjörólíkt högg fyrir heimili Þorvaldur Daníelsson skrifar Skoðun Þegar tíminn skiptir öllu Halla Þorvaldsdóttir 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.
75 milljóna rangfærsla í samþykktum ársreikningi Krabbameinsfélags Íslands Einar Páll Svavarsson Skoðun
Peningaglýjuórar meiða íslenskan almenning -Opið bréf til Kristrúnar Frostadóttur forsætisráðherra Örn Karlsson Skoðun
Skoðun Endurgreiðsla vegna viðhalds er fjárfesting til framtíðar Jóhannes Unnar Barkarson skrifar
Skoðun Hvort á ég að kenna eftir fyrirmælum aðalnámskrár eða eftir getustigi nemandans? Eyjólfur Pétur Hafstein skrifar
Skoðun Peningaglýjuórar meiða íslenskan almenning -Opið bréf til Kristrúnar Frostadóttur forsætisráðherra Örn Karlsson skrifar
Skoðun Íslenskt táknmál í stefnu – en hvar eru aðgerðirnar? Sigurlín Margrét Sigurðardóttir skrifar
Skoðun Sama krónutöluhækkun í fjárlagafrumvarpinu – gjörólíkt högg fyrir heimili Þorvaldur Daníelsson skrifar
75 milljóna rangfærsla í samþykktum ársreikningi Krabbameinsfélags Íslands Einar Páll Svavarsson Skoðun
Peningaglýjuórar meiða íslenskan almenning -Opið bréf til Kristrúnar Frostadóttur forsætisráðherra Örn Karlsson Skoðun