9. – 11. Schuljahr

Tatjana Lamparter, Lars-Jochen Thoms und Raimund Girwidz

Überprüfe deinen Sonnenschutz!

Transmission und Reflexion im UV-Bereich

Die Gesetze der geometrischen Optik gelten nicht nur für das sichtbare Licht, sondern auch für angrenzende Bereiche des elektromagnetischen Spektrums. Dies lässt sich beispielhaft an ultravioletter Strahlung (UV-Strahlung) zeigen. Im Gegensatz zu sichtbarem Licht lässt sich UV-Strahlung aber nicht mit den menschlichen Sinnen wahrnehmen. Zusätzlich macht die potenzielle Gefährdung durch UV-Strahlung es im Alltag unabdingbar, sich vor UV-Strahlung zu schützen.
Warum Transmission und Reflexion im UV-Bereich behandeln?
Bei der Untersuchung von UV-Strahlung werden physikalische Methoden genutzt, bei denen Schülerinnen und Schüler präzise Vorgehensweisen und insbesondere naturwissenschaftliches Arbeiten einüben. So ist es im Unterricht am Ende der Sekundarstufe I sinnvoll, Wissen aus der geometrischen Optik erneut für Anwendungen im UV-Bereich aufzugreifen und somit zu festigen. Hierbei wird der Bereich des sichtbaren Lichts verlassen, um auf Reflexion und Transmission im UV-Bereich einzugehen. Sicherheitshinweise zum Umgang mit UV-Strahlung werden in Kasten 1 gegeben.
Sicherheitshinweise zu UV-Strahlung
Sicherheitshinweise zu UV-Strahlung
Bei Versuchen mit UV-Strahlung sind folgende Sicherheitshinweise zu beachten:
  • UV-Strahlung reizt und schädigt die Augen und kann Hautreizungen hervorrufen.
  • Nicht direkt in die UV-Lampe und nie direkt in die Sonne blicken!
  • Mit den UV-Taschenlampen nicht anderen Personen in die Augen leuchten!
  • UV-Taschenlampen nicht unbeaufsichtigt betreiben!
  • Auf ungewollte Reflexionen achten.
Wir empfehlen, beim Betrieb einer UV-Taschenlampe eine UV-Schutzbrille zu tragen.
Einzelne Lernende werden bereits Erfahrungen mit einem Sonnenbrand gemacht haben. Maßnahmen, sich vor UV-Strahlung zu schützen und so einem Sonnenbrand vorzubeugen, sind allgemein bekannt. Für die physikalischen Hintergründe gilt dies aber nicht gleichermaßen. Diese werden mit den im folgenden beschriebenen Versuchen beleuchtet.
NaturwissenschaftlichesArbeiten
Ultraviolette Strahlung ist nicht direkt zu beobachten. Ein Nachweis erfolgt indirekt und erfordert naturwissenschaftliche Arbeitsweisen. So tragen die folgenden Versuche dazu bei, Schülerinnen und Schüler schrittweise an das naturwissenschaftliche Arbeiten heranzuführen. Benötigt wird dabei ein präzises Analysieren und Vergleichen von Transmissions- und Reflexionsanteilen der UV-Strahlung, die auf schützende Materialien, wie beispielsweise Sonnenbrillen, trifft.
Erleben Verstehen Anwenden
Das Untersuchen von Transmission und Reflexion der unsichtbaren Strahlung erfolgt nach dem methodischen Dreiklang „Erleben Verstehen Anwenden [1].
An erster Stelle steht das Erlebnis, dass es unsichtbare Strahlung gibt. Dann kommt das Verständnis, dass für diese unsichtbare Strahlung dieselben Gesetzmäßigkeiten wie für sichtbares Licht gelten. Schließlich nutzen die Schülerinnen und Schüler dieses Wissen, um die Ergebnisse von Experimenten zu erklären und die gewonnenen Erkenntnisse im Alltag zur Verbesserung des eigenen Sonnenschutzes anzuwenden.
Digitale Kompetenzen
In diesem Artikel werden zwei Versuche vorgestellt, bei denen ein Arduino zum Einsatz kommt. Beim Arbeiten mit der Mikrocontroller-Plattform wird ganz nebenbei der Umgang mit digitalen Medien weiter ausgebaut. Hier gilt es, einfache Programme zu verstehen sowie das Prinzip „Eingabe Verarbeitung Ausgabe anzuwenden und zu vertiefen.
Das Arbeiten mit dem Arduino steht hier jedoch nicht im Vordergrund; es ist nicht notwendig, den Programmcode selbst zu erstellen. Der Arduino kann als Blackbox verwendet werden. Ergänzend sind in diesem Artikel auch Hinweise für alternative Aufbauten gegeben, mit denen man die Versuche auch ohne Arduino durchführen kann.
Experimente zur UV-Strahlung
Vor dem oben beschriebenen theoretischen Hintergrund werden Versuche zum...

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