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 Þegar sölumaður áfengis fræðir okkur um lýðheilsu Lára G. Sigurðardóttir Skoðun Þegar enginn lætur vita - ofbeiting laga og kerfisblinda Lára Herborg Ólafsdóttir Skoðun Næsti formaður Framsóknar Salvör Sól Jóhannsdóttir Skoðun Takk læknar! Siv Friðleifsdóttir Skoðun Stöðluð meðalmennska og einkunnir án aðgreiningar Hlédís Maren Guðmundsdóttir Skoðun Bréf til Láru Elías Blöndal Guðjónsson Skoðun Sveitarstjórnarkosningar 2026 – hvað gera Vinir Kópavogs? Ólafur Björnsson Skoðun Takk fyrir traustið! Hörður Arnarson Skoðun Hætta að kjósa gegn sjálfum sér: Eldri borgarar eiga að standa með Flokki fólksins Gunnar Einarsson Skoðun Má bjóða þér meiri forræðishyggju, Lára? Elías Blöndal Guðjónsson Skoðun Skoðun Skoðun Hætta að kjósa gegn sjálfum sér: Eldri borgarar eiga að standa með Flokki fólksins Gunnar Einarsson skrifar Skoðun Þegar rétturinn og réttvísin horfa undan Vigfús Eysteinsson skrifar Skoðun Efnahagsleg ábyrgð er fjölskyldumál Sandra Sigurðardóttir skrifar Skoðun Leikskólamál í Reykjavík – staðreyndir og mögulegar lausnir Baldur Borgþórsson,Hlynur Áskelsson,Sigfús Aðalsteinsson skrifar Skoðun Takk læknar! Siv Friðleifsdóttir skrifar Skoðun Fjarðarheiðargöng: Öryggi, traust og framtíð Austurlands í húfi Guðný Lára Guðrúnardóttir skrifar Skoðun Ísland er að tapa hundruðum milljarða – eitrað framkvæmdakerfi lamar allt samfélagið Sigurður Sigurðsson skrifar Skoðun Stöðluð meðalmennska og einkunnir án aðgreiningar Hlédís Maren Guðmundsdóttir skrifar Skoðun Sveitarstjórnarkosningar 2026 – hvað gera Vinir Kópavogs? Ólafur Björnsson skrifar Skoðun Bréf til Láru Elías Blöndal Guðjónsson skrifar Skoðun Heilbrigðiskerfi sem treystir á seiglu Sandra B. Franks skrifar Skoðun Er gervigreind verkfæri kommúnistans eða kapítalistans? Ásgeir Jónsson skrifar Skoðun Takk fyrir traustið! Hörður Arnarson skrifar Skoðun Laxeldisumræðan er lýðræðisumræða Gylfi Ólafsson skrifar Skoðun Endurvekjum hvata til fjárfestinga Hildur Eiríksdóttir skrifar Skoðun Næsti formaður elsta stjórnmálaflokks Íslands – Framsóknarflokksins Þorvaldur Daníelsson skrifar Skoðun Flott framtak Reykjavíkurráðs ungmenna Helgi Áss Grétarsson skrifar Skoðun Næsti formaður Framsóknar Salvör Sól Jóhannsdóttir skrifar Skoðun Er smá Insta á skólatíma best? Ása Lind Finnbogadóttir skrifar Skoðun Þegar sölumaður áfengis fræðir okkur um lýðheilsu Lára G. Sigurðardóttir skrifar Skoðun Borgarlínuþrengingar Elías B. Elíasson,Ragnar Árnason,Þórarinn Hjaltason skrifar Skoðun Lagareldi til framtíðar – ábyrgur rammi fyrir atvinnulíf, umhverfi og samfélög Gerđur B. Sveinsdóttir,Sigríđur Júlía Brynleifsdóttir,Bragi Þór Thorodssen,Þorgeir Pálsson,Jóna Árný Þórđardóttir,Dagmar Ýr Stefánsdóttir,Jón Páll Hreinsson skrifar Skoðun Norska konungdæmið Ingibjörg Kristín Jónsdóttir skrifar Skoðun Vangaveltur um „fólkið sem hvarf“ Skírnir Garðarsson skrifar Skoðun Karlmenn sem ógna landi og þjóð Steinunn Ólína Þorsteinsdóttir skrifar Skoðun Að verða læs fyrir lífið Rúnar Sigþórsson skrifar Skoðun Grunnþjónusta fyrst og svo allt hitt……er flotgufa forgangsmál? Katrín Magnúsdóttir skrifar Skoðun Jafnrétti er ekki „aukaverkefni“ Arnar Gíslason,Joanna Marcinkowska,Sveinn Guðmundsson skrifar Skoðun Samgöngur þurfa jafnvægi, ekki skotgrafir Þórir Garðarsson skrifar Skoðun U-beygja í öldrunarþjónustu er ekki lausn Björn Bjarki Þorsteinsson 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.
Hætta að kjósa gegn sjálfum sér: Eldri borgarar eiga að standa með Flokki fólksins Gunnar Einarsson Skoðun
Skoðun Hætta að kjósa gegn sjálfum sér: Eldri borgarar eiga að standa með Flokki fólksins Gunnar Einarsson skrifar
Skoðun Leikskólamál í Reykjavík – staðreyndir og mögulegar lausnir Baldur Borgþórsson,Hlynur Áskelsson,Sigfús Aðalsteinsson skrifar
Skoðun Fjarðarheiðargöng: Öryggi, traust og framtíð Austurlands í húfi Guðný Lára Guðrúnardóttir skrifar
Skoðun Ísland er að tapa hundruðum milljarða – eitrað framkvæmdakerfi lamar allt samfélagið Sigurður Sigurðsson skrifar
Skoðun Næsti formaður elsta stjórnmálaflokks Íslands – Framsóknarflokksins Þorvaldur Daníelsson skrifar
Skoðun Lagareldi til framtíðar – ábyrgur rammi fyrir atvinnulíf, umhverfi og samfélög Gerđur B. Sveinsdóttir,Sigríđur Júlía Brynleifsdóttir,Bragi Þór Thorodssen,Þorgeir Pálsson,Jóna Árný Þórđardóttir,Dagmar Ýr Stefánsdóttir,Jón Páll Hreinsson skrifar
Skoðun Jafnrétti er ekki „aukaverkefni“ Arnar Gíslason,Joanna Marcinkowska,Sveinn Guðmundsson skrifar
Hætta að kjósa gegn sjálfum sér: Eldri borgarar eiga að standa með Flokki fólksins Gunnar Einarsson Skoðun