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 þeir sem segjast þjóna þjóðinni ráðast á hana Ágústa Árnadóttir Skoðun Fleiri ásælast Grænland en Trump Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun Á atvinnuvegaráðherra von á kraftaverki? Björn Ólafsson Skoðun Landhelgisgæslan er óábyrg Vilhelm Jónsson Skoðun Fullkomlega afgreitt þjóðaratkvæði Hjörtur J. Guðmundsson Skoðun ESB: Penninn og sverðið, aðgangur og yfirráð Helgi Hrafn Gunnarsson Skoðun Staða eldri borgara á Íslandi í árslok 2025 Björn Snæbjörnsson Skoðun Aftur um Fjarðarheiðargöng Stefán Ómar Stefánsson van Hagen Skoðun Þegar kerfið grípur of seint inn: Um börn og unglinga í vanda, úrræðaleysi og mikilvægi snemmtækrar íhlutunar Kristín Kolbeinsdóttir Skoðun Kolefnissporið mitt Jón Fannar Árnason Skoðun Skoðun Skoðun Þegar kerfið grípur of seint inn: Um börn og unglinga í vanda, úrræðaleysi og mikilvægi snemmtækrar íhlutunar Kristín Kolbeinsdóttir skrifar Skoðun Staða eldri borgara á Íslandi í árslok 2025 Björn Snæbjörnsson skrifar Skoðun Landhelgisgæslan er óábyrg Vilhelm Jónsson skrifar Skoðun Nýtt ár, nýr veruleiki, nýtt samtal Kristinn Árni Hróbjartsson skrifar Skoðun Kolefnissporið mitt Jón Fannar Árnason skrifar Skoðun Fullkomlega afgreitt þjóðaratkvæði Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Á atvinnuvegaráðherra von á kraftaverki? Björn Ólafsson skrifar Skoðun ESB: Penninn og sverðið, aðgangur og yfirráð Helgi Hrafn Gunnarsson skrifar Skoðun Aftur um Fjarðarheiðargöng Stefán Ómar Stefánsson van Hagen skrifar Skoðun Hitamál - Saga loftslagsins Höskuldur Búi Jónsson skrifar Skoðun Von, hugrekki og virðing við lok lífs Ingrid Kuhlman skrifar Skoðun Hverjum þjónar kerfið? Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Vínsalarnir og vitorðsmenn þeirra Ögmundur Jónasson skrifar Skoðun Viðskilnaður Breta við ESB: Sársauki, frelsi og veðmálið um framtíðina Eggert Sigurbergsson skrifar Skoðun RÚV: Þú skalt ekki önnur útvörp hafa! Gunnar Salvarsson skrifar Skoðun Áramótaannáll 2025 Þórir Garðarsson skrifar Skoðun Vonin sem sneri ekki aftur Sigurður Árni Reynisson skrifar Skoðun Ljósadýrð loftin gyllir Hrefna Sigurjónsdóttir skrifar Skoðun Þegar reglugerðir og raunveruleiki rekast á Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Hugmyndafræðilegur hornsteinn ESB Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Hinn falski raunveruleiki Kristján Fr. Friðbertsson skrifar Skoðun Bandaríkin léku lykilhlutverk í samruna Evrópu sem leiddi til friðar og efnahagslegrar velsældar Kristján Vigfússon skrifar Skoðun Alvarlegar rangfærslur í Hitamálum Eyþór Eðvarðsson skrifar Skoðun Verður Hvalfjörður gerður að einni stærstu rotþró landsins? Haraldur Eiríksson skrifar Skoðun Fleiri ásælast Grænland en Trump Hjörtur J. Guðmundsson skrifar Skoðun Mótmæli frá grasrótinni eru orðin saga í Evrópu Erna Bjarnadóttir skrifar Skoðun Er tímabili friðar að ljúka árið 2026? Jun Þór Morikawa skrifar Skoðun Reykvískir lýðræðisjafnaðarmenn – kjósum oddvita Freyr Snorrason skrifar Skoðun Ástandið, jólavókaflóðið og druslur nútímans Sæunn I. Marinósdóttir skrifar Skoðun Gerið Ásthildi Lóu aftur að ráðherra – taka tvö Eyjólfur Pétur Hafstein 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.
Þegar kerfið grípur of seint inn: Um börn og unglinga í vanda, úrræðaleysi og mikilvægi snemmtækrar íhlutunar Kristín Kolbeinsdóttir Skoðun
Skoðun Þegar kerfið grípur of seint inn: Um börn og unglinga í vanda, úrræðaleysi og mikilvægi snemmtækrar íhlutunar Kristín Kolbeinsdóttir skrifar
Skoðun Viðskilnaður Breta við ESB: Sársauki, frelsi og veðmálið um framtíðina Eggert Sigurbergsson skrifar
Skoðun Bandaríkin léku lykilhlutverk í samruna Evrópu sem leiddi til friðar og efnahagslegrar velsældar Kristján Vigfússon skrifar
Þegar kerfið grípur of seint inn: Um börn og unglinga í vanda, úrræðaleysi og mikilvægi snemmtækrar íhlutunar Kristín Kolbeinsdóttir Skoðun