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 Halldór 20.12.2025 Halldór Samtöl við þá sem hurfu of fljótt Sigurður Árni Reynisson Skoðun Staðreyndir um móttöku flóttafólks í Hafnarfirði Margrét Vala Marteinsdóttir Skoðun Flugvöllurinn í Reykjavík - fyrir landið allt Einar Sveinbjörn Guðmundsson Skoðun Borgar það sig að panta mat á netinu? Jóhann Már Helgason Skoðun „Rússland hefur hins vegar ráðist inn í 19 ríki“ Einar Ólafsson Skoðun Þetta varð í alvöru að lögum! Snorri Másson Skoðun Gamla fólkið okkar býr við óöryggi – kerfið okkar er að bregðast Valný Óttarsdóttir Skoðun Hvers vegna heyra yfirvöld á Íslandi ekki grátbeiðni Sameinuðu þjóðanna og yfir 200 hjálparsamtaka um aðgerðir gegn Ísrael? Björn B. Björnsson Skoðun Fiktið byrjar ekki sem sjúkdómur Gunnar Salvarsson Skoðun Skoðun Skoðun Orkuskiptin sem engu máli skiptu Jean-Rémi Chareyre skrifar Skoðun Samtöl við þá sem hurfu of fljótt Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Flugvöllurinn í Reykjavík - fyrir landið allt Einar Sveinbjörn Guðmundsson skrifar Skoðun Gamla fólkið okkar býr við óöryggi – kerfið okkar er að bregðast Valný Óttarsdóttir skrifar Skoðun Siðferðileg reiði er ekki staðreynd Hilmar Kristinsson skrifar Skoðun Fiktið byrjar ekki sem sjúkdómur Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Jólagjöf ríkisstjórnarinnar Guðrún Hafsteinsdóttir skrifar Skoðun Einfaldlega íslenskt, líka um jólin Hafliði Halldórsson skrifar Skoðun Hvers vegna heyra yfirvöld á Íslandi ekki grátbeiðni Sameinuðu þjóðanna og yfir 200 hjálparsamtaka um aðgerðir gegn Ísrael? Björn B. Björnsson skrifar Skoðun Réttaröryggi nemenda og framkvæmd inntöku í framhaldsskóla Karen María Jónsdóttir skrifar Skoðun Vönduð lagasetning á undanhaldi Diljá Matthíasardóttir skrifar Skoðun Borgar það sig að panta mat á netinu? Jóhann Már Helgason skrifar Skoðun Staðreyndir um móttöku flóttafólks í Hafnarfirði Margrét Vala Marteinsdóttir skrifar Skoðun „Fullkominn fjandskapur í garð smáríkis“ Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Þegar Hr. X bjargaði jólunum Anna Bergþórsdóttir skrifar Skoðun Öll lífsins gæði mynda skattstofn Jens Garðar Helgason skrifar Skoðun Þegar lögheimilið verður að útilokunartæki Jack Hrafnkell Daníelsson skrifar Skoðun Vandfýsin og útilokandi samstaða: Ólýðræðislegir tilburðir íslensku elítunnar gegn réttindabaráttu verkaðlýðsins Armando Garcia skrifar Skoðun Mýtuvaxtarækt loftslagsafneitunar Sveinn Atli Gunnarsson skrifar Skoðun Hvað ætlið þið að gera fyrir okkur Seyðfirðinga? Júlíana Björk Garðarsdóttir skrifar Skoðun Jarðvegstilskipun Evrópu Anna María Ágústsdóttir skrifar Skoðun Jólagjöfin í ár Jón Pétur Zimsen skrifar Skoðun Samsköttun, samnýting eða skattahækkun? Kristófer Már Maronsson skrifar Skoðun Framkvæmdir við gatnamót Höfðabakka Árni Guðmundsson skrifar Skoðun Á krossgötum í Atlantshafi Gunnar Pálsson skrifar Skoðun Börnin fyrst – er framtíðarsýn Vestmannaeyja að fjara út? Jóhann Ingi Óskarsson skrifar Skoðun Jólahugvekja trans konu Arna Magnea Danks skrifar Skoðun Erum við sérstökust í heimi? Jean-Rémi Chareyre skrifar Skoðun Gerum betur í borgarstjórn. Endurheimtum traust og bætum þjónustu við borgarbúa á öllum aldri Magnea Marinósdóttir skrifar Skoðun Stóra myndin í fjárlögum Daði Már Kristófersson 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.
Hvers vegna heyra yfirvöld á Íslandi ekki grátbeiðni Sameinuðu þjóðanna og yfir 200 hjálparsamtaka um aðgerðir gegn Ísrael? Björn B. Björnsson Skoðun
Skoðun Hvers vegna heyra yfirvöld á Íslandi ekki grátbeiðni Sameinuðu þjóðanna og yfir 200 hjálparsamtaka um aðgerðir gegn Ísrael? Björn B. Björnsson skrifar
Skoðun Réttaröryggi nemenda og framkvæmd inntöku í framhaldsskóla Karen María Jónsdóttir skrifar
Skoðun Vandfýsin og útilokandi samstaða: Ólýðræðislegir tilburðir íslensku elítunnar gegn réttindabaráttu verkaðlýðsins Armando Garcia skrifar
Skoðun Gerum betur í borgarstjórn. Endurheimtum traust og bætum þjónustu við borgarbúa á öllum aldri Magnea Marinósdóttir skrifar
Hvers vegna heyra yfirvöld á Íslandi ekki grátbeiðni Sameinuðu þjóðanna og yfir 200 hjálparsamtaka um aðgerðir gegn Ísrael? Björn B. Björnsson Skoðun