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 Þversögn umburðarlyndis og góðmennsku Meyvant Þórólfsson Skoðun Hvernig samfélag má bjóða þér? Ingileif Friðriksdóttir Skoðun Grænlendingar veiða þorsk frá Íslandi Finnbogi Vikar Guðmundsson Skoðun Tilraun til þess að skilja hægri slagsíðu stjórnmálanna á Íslandi í dag Guðrún Elísa Sævarsdóttir Skoðun Nú er ábyrgðin þín kæri sveitarstjórnarmaður Jóhannes Þór Skúlason Skoðun Í ljósi sögunnar - Hugleiðing eftir kosningar Ámundi Loftsson Skoðun Um sveitarstjórnarkosningar, siðferðilega dofnun og brothætt eðli réttinda Inga Henriksen Skoðun Fagmennska, frumkvæði og frelsi lækna Ragnar Freyr Ingvarsson Skoðun Samfélagið eftir kosningar Sigurður Árni Reynisson Skoðun Loftslagsbreytingar: tölum um lausnir Ingrid Kuhlman Skoðun Skoðun Skoðun Hvernig samfélag má bjóða þér? Ingileif Friðriksdóttir skrifar Skoðun Nú er ábyrgðin þín kæri sveitarstjórnarmaður Jóhannes Þór Skúlason skrifar Skoðun Í ljósi sögunnar - Hugleiðing eftir kosningar Ámundi Loftsson skrifar Skoðun Um sveitarstjórnarkosningar, siðferðilega dofnun og brothætt eðli réttinda Inga Henriksen skrifar Skoðun Samfélagið eftir kosningar Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Tilraun til þess að skilja hægri slagsíðu stjórnmálanna á Íslandi í dag Guðrún Elísa Sævarsdóttir skrifar Skoðun Grænlendingar veiða þorsk frá Íslandi Finnbogi Vikar Guðmundsson skrifar Skoðun Loftslagsbreytingar: tölum um lausnir Ingrid Kuhlman skrifar Skoðun Fagmennska, frumkvæði og frelsi lækna Ragnar Freyr Ingvarsson skrifar Skoðun Nei, gervigreindartónlist er ekki lýðræðisafl Mikael Lind skrifar Skoðun Viljum við efla fólk eftir áföll? Þuríður Harpa Sigurðardóttir skrifar Skoðun Breytir tæknin tilveru lesblindra? Guðmundur S. Johnsen skrifar Skoðun Afhverju X við P? Unnar Þór Sæmundsson skrifar Skoðun Kosningalimran 2026 Freyr Snorrason,Arnar Ingi Ingason skrifar Skoðun Setjum X við D Guðrún Hafsteinsdóttir skrifar Skoðun Við bjóðum okkur fram til þess að bera ábyrgð Björg Magnúsdóttir skrifar Skoðun Þversögn umburðarlyndis og góðmennsku Meyvant Þórólfsson skrifar Skoðun Daglegt líf sem virkar í Fjarðabyggð Stefán Þór Eysteinsson skrifar Skoðun Dagur óbærilegrar spennu Kolbrún Áslaugar Baldursdóttir skrifar Skoðun Breiðholtið þar sem hjartað mitt slær Bjarni Fritzson skrifar Skoðun Kópavogur er í sókn – kjósum áfram sömu stefnu Ásdís Kristjánsdóttir skrifar Skoðun Kaus áður Sjálfstæðisflokkinn, nú Pírata Ingibjörg Þóra Haraldsdóttir skrifar Skoðun Hlustið á fólkið! Viktor Orri Valgarðsson skrifar Skoðun Píratar: Rödd mannréttinda í 12 ár Oktavía Hrund Guðrúnar Jóns,Hans Alexander Margrétarson Hansen skrifar Skoðun Veljum að gera betur Ingvar P. Guðbjörnsson skrifar Skoðun Áheyrn og árangur í skólamálum í Hveragerði Halldóra Jóna Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Höfum staðreyndir á hreinu áður en við kjósum Geir Finnsson skrifar Skoðun Northvolt: Þegar „græna byltingin“ bítur í skottið á sér Júlíus Valsson skrifar Skoðun Síðustu hálmstrá ráðhússhersins Meyvant Þórólfsson skrifar Skoðun Geta kosningar verið máttlaus öryggisventill? Martha Árnadóttir 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.
Tilraun til þess að skilja hægri slagsíðu stjórnmálanna á Íslandi í dag Guðrún Elísa Sævarsdóttir Skoðun
Um sveitarstjórnarkosningar, siðferðilega dofnun og brothætt eðli réttinda Inga Henriksen Skoðun
Skoðun Um sveitarstjórnarkosningar, siðferðilega dofnun og brothætt eðli réttinda Inga Henriksen skrifar
Skoðun Tilraun til þess að skilja hægri slagsíðu stjórnmálanna á Íslandi í dag Guðrún Elísa Sævarsdóttir skrifar
Skoðun Píratar: Rödd mannréttinda í 12 ár Oktavía Hrund Guðrúnar Jóns,Hans Alexander Margrétarson Hansen skrifar
Tilraun til þess að skilja hægri slagsíðu stjórnmálanna á Íslandi í dag Guðrún Elísa Sævarsdóttir Skoðun
Um sveitarstjórnarkosningar, siðferðilega dofnun og brothætt eðli réttinda Inga Henriksen Skoðun