UV-stråling og UV-perler - rapport om ultraviolet stråling

Side 1

UV-stråling

– 7 december 2009

STX 1.g

1 – af

UV-Stråling

STX 1.g

Udførsel: d. 30 november 2009

Makker: Katrine Ernst og Heidi Villadsen

STX 1.g

Side 2

UV-stråling

– 7 december 2009

Af

2 – af

Formål:

Jeg vil undersøge forskellige former for uv-stråling, og hvordan de bliver påvirket. Jeg vil opservere lysets spektrum, og se om jeg kan finde ud af mere igennem mit forsøg. Jeg vil finde ud af hvilke lysbølger der er synlige, og undersøge kort- og langbølget stråling. Der efter vil jeg prøve om jeg kan undersøge hvilke former der findes af UV-stråling, eller om alle stråler er ens. Jeg vil i den sammenhæng undersøge hvor godt forskellige former for beskyttelse mod UV-stråling virker.

Under beskyttelse vil jeg derfor komme ind på hvor meget sol, jeg og mine gruppemedlemmer kan tåle, inden vi bliver solskoldet eller bare brune.

Teori:

Ultraviolet (UV) stråling er en elektromagnetisk stråle som bliver dannet på solens overflade.

Bølgelængderne er mellem 100 – 400 nm, men i teorien bliver bølgelængderne under 200 nm absorberet af luftens ilt. UV-stråling er vigtigt for os da det indeholder D-vitaminer, som er godt for vores knogler og musiker, men for meget UV-stråling er også skadeligt da det bl.a. kan give hudkræft. Der findes 4 slags UV-stråling – UVA-stråling, UVB-stråling, UVC-stråling og UVD-stråling.

Udenfor jordens atmosfære udgør solens samlede stråling ca. 1367 W/m2, og af det udgør den

ultraviolette stråling ca. 8 %.

UVA-stråling ligger mellem 315-400 nm. Det er UVA-strålingen der kan blege maling og farvestoffer, det er også denne stråling der medvirker til bruningingen af pigment (melanin), som vi mennesker har i vores hud. Selvom UVA hurtigere trænger ind i huden og giver farven, forsvinder den også hurtig igen. Den kan gå igennem glas, og man kan derfor også få farve bag en vinduesrude. For meget UVA-stråling kan især give almindelig hudkræft og kan medvirke til modermærkekræft. UVA trænger let igennem ozonlaget, men absorberes dog en smule af skyerne. Så på en skyfri dag er der ingen forhindringer for UVA.

UVB-stråling ligger mellem 280-315 nm. UVB aktivere dannelsen af pigment, så UVA kan brune vores hud. UVB trænger ikke så dybt ind i huden, så bruningen kan først ses efter nogle dage, men holder derimod længere på farven end UVA. UVB kan skade hudens celler og DNA-molekyler, så der er større risiko for at udvikle kræft. UVB øger risikoen for den aggressive modermærkekræft.

UVB-strålingen bliver en smule mindre af ozonlaget, og igen en smule mindre af skyerne.

UVC-strålingen ligger mellem 200-280 nm. Den når sjældent ned til jordens overflade, fordi den bliver absorberet af ilt og ozon i stratosfæren. På molerne er der hul i ozonlaget, så der kan forekomme lidt UVC, og højt oppe i bjergene kan der dog også forekomme lidt UVC. Men hvis det skulle ske UVC-strålingen kommer til jordens overflade kan det gør meget stor skade på cellerne og endda føre til celledød.

Side 3

UV-stråling

– 7 december 2009

Af

3 – af

Den ultraviolette stråling består som alt andet lys, af fotoner. Des kortere bølgelængerne L er, des højre fotonernes energi E. Når UV-strålingen absorberes i et materiale som for eksempel huden, frigives energien fra fotonerne. Denne bølgelængde kan regnes ved hjælp af denne formel: nmL)(

*1240 nmeV
eVE =)(

L = bølgelængden (nm)
E = energi (elektronvolt (eV))

Solcreme er utrolig vigtig at bruge. Solcreme beskytter huden mod de skadelige UV-stråler.

Solcreme indeholder UV-filtre, der kan være et fysiske- eller kemiske filtre, men som regel indeholder den begge typer. Det fysiske filtre er som regel titandioxid, TiO

2

. Det er et hvidt stof som reflektere både UVA- og UVB-stråling. Derimod det kemiske filtre indeholder en eller flere forbindelser som absorberer UV-strålingen.

Hudkræft har en klar sammenhæng med hvor meget sol vi udsætter os selv for. Der er lavet gode undersøgelser som viser at specielt solskoldning har betydning for melanom(ondartet modermærkekræft). Men man kan dog selv være med at beskytte sig mod solen, og der med beskytte sig mod hudkræft. Man kan dække sig med tøj, ikke opholde sig i solen når solen står højest og bruge sol beskyttelse. Hvis man følger dette kan man nedsætte risikoen for DNA-skader og dermed mindske hudkræft og modermærkekræft. Når der sker en skade på DNA strengen, prøver den i første omgang at reparere sig selv, men hvis det ikke kan lade sig gøre vil den prøve at begå selvmord. Da det ikke er altid cellen dør og den har en skade, vil den lave en kopi af sig selv og så er det der den vil danne sig til kræft.

Forsøg 1 – UV perler (med- og uden solcreme):

Formål:

Vi vil lave et forsøg med UV-perler for at finde ud af hvor meget solcreme kan gå ind og beskytte.

Derefter vil vi også finde ud af hvilke farver der nemmere kommer frem af UV-stråling, og hvilke farver der ikke er så stærke.

Apparatur/materiale:

- UV-perler

- Solcreme

- UV-lampe (Handel black light)

- Papir

Side 4

UV-stråling

– 7 december 2009

Af

4 – af

Fremgangsmåde:

- Vi startede med at finde ud af hvilke perler der havde hvilken farve.

- Derefter tog vi solcreme faktor 50 på 2 af dem (som vi vidste var blå).

- Vi lagde de to med solcreme og de to uden solcreme ved siden af hinanden – så vi var sikker på de fik lige meget UV-stråling og med samme afstand. Vi lyste i ca. 30 sek.

- Vi tørrede derefter solcremen af de to perler.

Resultater:

Det var tydeligt at de alle hurtig skiftet farve, endte blå, lilla, gul, orange eller rød. De gule og de orange er ikke så modtagelige overfor UV-stråler og den taber hurtigere farverne, men der imod de blå og de lilla påvirkes hurtigere af UV-strålerne og er længere tid om at tabe den farve de har fået fra strålerne. Det var derfor også tydeligt at se de blå og de lilla havde den kraftigste farve.

Fejlkilde:

Forsøget ville ikke have fungeret hvis perlerne ikke var stuetemperatur til start, da farveskiftet også har noget med temperaturen at gøre. Men det ville heller ikke kunne laves hvis man for eksempel havde brugt perler med forskellige farve, da de violette farve var mere modtagelige for stråling end resten.

Forsøg 2 – Farvespektrum(UV- og almindelig lampe):

Formål:

Jeg vil med dette forsøg vise hvordan farvespektrummet ser ud på en almindelig lampe, og på en uv-lampe. Derefter vil jeg sammenligne resultere af målingerne, og vise en forhåbentlig tydelig forskel.

Teori:

Da det kun er en lille del af alt stråling der er synligt for os. Det synlige lys er elektromagnetiske bølger, med forskellige bølgelængder. Det synlige lys har bølgelængder der går fra 400-760 nm.

Det ultraviolette lys går fra 100-400 nm og det infrarøde lys har bølgelængder over 760 nm, det er disse former for stråling vi ikke se med det menneskelige øjne.

Apparatur/materiale:

- En spektrummeter

- En computer med LoggerPro installeret

- UV-lampe og almindelig loft lampe.

Fremgangsmåde:

Side 5

UV-stråling

– 7 december 2009

Af

5 – af

- Vi installeret LoggerPro på vores computer, så vi kan sætte et spektrummeter til at fange lysets spektrum.

- Vi opstiller en UV-lampe 1 meter fra måleren, og starter LoggerPro.

- Derefter måler vi en almindelig lampe 1 meter fra målere og starter igen LoggerPro.

- Derefter har vi to farvespekt til at ligge i programmet LoggerPro, som vi kan sammenligne.

Resultater:

Dette viser farvespektrummet på en almindelig lampe – det viser meget lydeligt at lyset fra en almindelig lampe er lys vi kan se, altså synligt lys.

Side 6

UV-stråling

– 7 december 2009

Af

6 – af

Dette viser farvespektrummet for en UV-lampe – den visser også tydeligt at UV-stråler ikke er synlige for det menneskelige øje, altså udenfor det synlige lys.

Fejlkilde:

- Hvis man er kommet til at måle lamperne med en forskellig afstanden, kan der komme forkerte resultater i LoggerPro.

- Diameteren på spektrummet er mindre end diameteren på lamperne, der vil derfor gå nogle stråler forbi spektrummet, som den ikke kan måle.

Forsøg 3 – Solens UV indeks:

Formål:

Jeg har valgt at jeg vil prøve at finde ud af hvor meget sol de forskellige hudtyper kan tåle. Vi har i vores gruppe både en lys, mellem og mørkere hudfarve, så vi vil ud fra det prøve at regne nogle forskellige ting. Vi vil først og fremmest finde ud af hvor meget vores hudtyper kan variere i, hvor meget det kan tåle, før man bliver solskoldet, eller måske man ikke kan blive solskoldet. Vi regner med UV-index fra en efterårsdag i november.

Teori:

Som ingen overraskelse ved vi alle at nogle hudtyper kan tåle mere sol, inden de bliver solskoldet.

Men der findes et stof i os mennesker som hedder pigment (melanin),det er det stof vi har i kroppen som gør vi bliver brune. Det er et stof vi har i huden, men det bliver aktiveret af UVB-strålingen, så UVA-strålingen kan gøre os brune. Nogle mennesker har mere af dette stof i

Side 7

UV-stråling

– 7 december 2009

Af

7 – af kroppen, og kan derfor tåle mere sol, end en bleg person som ikke har fået meget sol til at aktiverer det med.

UV-indexet er et mål for styrken af solens UV-stråling. UV-indexet fortæller hvornår man bør beskytte sig mod solen – altså hvornår den er så farlig at den kan øge risikoen for kræft. Det mest normale i Danmark er et UV-index på 0 om vinteren og helt op til 7 om sommeren. Hvis UV-indexet er 3 eller derover, er det vigtigt at beskytte sig med de tre solråd: siesta, solhat og solcreme. De værste årstider er typisk fra april til september, i tidsrummet 12-15 fordi der står solen højest på himlen. Des højere UV-indexet er, des vigtigere er det at beskytte sig mod solen.

Når man skal regne dagens UV-index ud, skal man tage højde for mange ting, for eksempel: skydække, solens højde på himlen, partikler i luften og ozonlagets tykkelse. Det kan derfor have en stor variations bredde på en hel dag, det er som sagt højest mellem kl. 12-15, og hvis du er i nærheden af enten vand eller sand kan UV-indexet også stige pga. refleksionen.

Vi måler UV-indexet en november dag, vi bruger en maskine der hedder The Educator. Det er en lille ting man holder op mod solen, også giver den svar på både UVA og UVB. Den kan kun måler det naturlige lys, så den kan ikke bruges til solarium eller andre kunstige formere for UV. Dette betyder at The Educator ikke måler UV-strålingen direkte, men måler de andre bølgelængder og omregner det så det svare til UV-index.

Apparatur/materiale:

- En ”The Educator”

Fremgangsmåde:

- Vi får UV-måleren ”The Educator” til at virke, så den er klar til at måle solens UV index, en almindelig dag i september.

- Derefter holder vi ”The Educator” op mod solen i kort tid – der næst kan vi at læse

resultatet for dagens index mW/m^{2}.

Resultater:

UV-indexet den dag vi målte var kun 1,2, så der var derfor ingen fare for solskoldning eller ingen brug for beskyttelse.

Talbehandling:

Hvor langt skal du ligge i solen for at blive brun:

25 svare til 1 uv-index – målt en vinter

Side 8

UV-stråling

– 7 december 2009

Af

8 – af

Tid: 2 timer: 2*60*60=7200 sek.
25 mw/m2=0,025w/m2
E=0,025*7200=180J/m2

12 svare til 0,5 uv-index – også målt en vinter.

Tid: 2 timer: 2*60*60=7200 sek.
12 mw/m2=0,012w/m2
E=0,012*7200=86,4J/m2

210J/m2 for at blive solbrændt (gennemsnitlig)

Udregninger til hudtype – ca. tal:

Bleg: 105 mW/m2
Normal: 210 mw/m2
Mørk: 315 mw/m2

Fejlkilde:

- Først kan det være meget svært at direkte gå ind at sige hvilken hudtype man er, og præcist hvor meget sol man kan tåle før man bliver solskoldet.

- Hvis man når man måler UV-indexet ikke er opmærksom på om der er skyfrit, kan resultatet bliver lavere end det rigtig er.

Diskussion:

Hvis man ser på forsøg 1, kan man godt bruge resultaterne med at sammenligne perlerne med vores hud. Man kan se at når perlerne bliver ramt af UV-strålingen bliver de påvirket i forskellige farver, vi mennesker bliver også påvirket af UV-stråler. Man kan også godt sige vi bliver påvirket i forskellige farver, alt efter hvor meget pigment (melanin) vi har i vores hud. Ligeledes kan man også sammenligne perlerne ved forsøget med solcreme. Det viser hvor meget perlerne blev skånet fra UV-strålingerne ved at have solcreme på. På den måde ville vores hud også blive meget skånet ved at bruge solcreme.

Igennem dette kan man også sige at brug af solarium er utrolig dumt. Man kan få varige men, som man højest sandsynlig ville opdage for sendt, til at kunne gøre noget. Men derimod syntes jeg også det er utroligt svært at finde den rigtige grænse mellem brug af sol. Fordi vi kan ikke undvære solens D-vitaminer til vores knogler og muskler.

Side 9

UV-stråling

– 7 december 2009

Af

9 – af

Konklusion:

Jeg kan konkludere at UV-strålingen altid vil være her, så længe solen skinner, man skal bare lære at tilpasse sig. Jeg kan også se den tydelige virkning af solcreme, og hvordan den kan gå ind at beskytte. Jeg har også fået en anden tilgang til hudkræft, at det måske ikke var sket hvis folk bare havde fulgt rådet om beskyttelse. Efter at have arbejdede med de forskellige former for UV-stråling er jeg nu også klar over hvor vigtigt det er at vi ikke slipper så meget CO ud og ødelægger

2 vores ozonlag – efter det ville vi kun kunne holde os i solen nogle få minutter af gangen.

Litteraturliste:

- http://fagweb.rosborg-gym.dk/vejr/vwshtml/forklaringer%20og%20tabeller.html

- Udleveret UV hæftet og ”kort om kræft”