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Unsichtbares Licht
Inhalt
Infrarot (IR)
Infrarotstrahlung
Infrarotstrahlung hat weniger Energie als sichtbares Licht. Sie ist für Menschen unsichtbar, aber als Wärme spürbar. Mit speziellen Wärmebildkameras kann sie jedoch aufgenommen werden. Unterschiedliche Temperaturen werden dann durch verschiedene Farben in Bildern dargestellt. Infrarotlampen werden für medizinische Zwecke eingesetzt.
Wenn du die Fernbedienung für den Fernseher oder ein anderes Gerät benutzt, so arbeitest du mit IR. Eine Diode sendet das unsichtbare IR-Licht aus, das am Gerät von einem Sensor wahrgenommen wird und damit das Ein- oder Umschalten auslöst.
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Infrarot sichtbar gemacht
Betrachte mit der Fotofunktion deines Handys den vorderen Teil einer Fernbedienung, während sie gerade gedrückt wird. Beschreibe deine Beobachtung und versucht gemeinsam eine Erklärung zu finden.
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IR zur Entfernungsmessung
In Fotoapparaten wird IR-Strahlung zur Entfernungsmessung benützt. Ein IR-Signal wird vom Fotoapparat ausgeschickt und vom Aufnahmeobjekt reflektiert. Das reflektierte Licht wird von einem Sensor aufgenommen und die Zeitdifferenz zwischen Aussendung und Aufnahme gemessen. Daraus wird die Entfernung berechnet und damit die Scharfeinstellung des Objektivs gesteuert.
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Bestimmung der Entfernung
Bei einer Kamera misst das IR-System zwischen Aussendung und Empfang des IR-Signals eine Zeitdifferenz von zwei Zehntel eines Millionstels einer Sekunde.
Berechne, wie weit das Objekt von der Kamera entfernt ist.
Bewegungsmelder
Bewegungsmelder sind elektronische Sensoren, die mit IR arbeiten. Sie können bewegte Personen oder Tiere durch deren abgegebene Wärmestrahlung in ihrer unmittelbaren Umgebung erkennen. Wird eine Bewegung erkannt, kann eine Alarmanlage oder der Verschluss einer Kamera ausgelöst werden.
Wärmeorgan
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Schlangen haben ein eigenes Organ für Wärmeerkennung. In zwei Grubenorganen, die nahe bei den Augen sitzen, können Schlangen Temperaturunterschiede von weniger als einem Grad erkennen. Durch die zwei Grubenorgane können sie sogar die Richtung zu einem warmen Gegenstand genau erkennen.
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Stelle dir vor, du bist eine Schlange. Beschreibe deine Beobachtungen mit den Grubenorganen, wenn du durch ein Gelände kriechst und auf Beute lauerst.
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Ultraviolett (UV)
Ultraviolettstrahlung
Ultraviolettstrahlung ist energiereicher als das blaue Licht und für den Menschen unsichtbar. Der UV-Anteil an der Sonnenstrahlung verursacht z. B. die Bräunung der Haut und die Bildung von Vitamin D3. Negative Wirkungen der UV-Strahlung sind ein möglicher Sonnenbrand, eine vorzeitige Alterung der Haut bis hin zu Hautkrebs.
UV-Strahlung
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Die UV-Strahlung wird nach steigender Gefährlichkeit in UV-A, UV-B und UV-C unterteilt. Zum Glück für die Menschen werden die gefährlicheren UV-C und UV-B Strahlen zum Großteil durch Ozon- und Sauerstoffmoleküle in der Stratosphäre absorbiert, sodass sie die Erdoberfläche nicht erreichen. Nur die UV-A-Strahlung trifft ungefiltert auf die Erde und bewirkt eine Bräunung der Haut, bei zu langer Einstrahlung einen Sonnenbrand. Zur Verhinderung eines Sonnenbrandes sollte man immer eine Sonnenschutzcreme verwenden.
Sonnenschutz
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Auf einer Sonnenlotion steht „Lichtschutzfaktor 30“. Recherchiere und erkläre der Klasse, was die Zahl 30 in diesem Fall bedeutet.
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Phototypen
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Die Menschen werden bezüglich der Wirkung auf Sonnenstrahlen in sogenannte Phototypen eingeteilt. Erkundige dich, welche Eigenschaften die verschiedenen Phototypen unterscheiden. Welcher Phototyp bist du? Bildet eine Statistik, wie viele Personen in der Klasse welchen Phototypen zugeordnet werden können.
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Leuchtstoffröhren und Schwarzlichtlampen
In Leuchtstoffröhren befindet sich Quecksilberdampf. Aus einem Glühdraht werden Elektronen ausgesandt, die beim Aufprall auf ein Quecksilberatom UV-Licht erzeugen können. Dieses trifft auf eine Leuchtschicht an der Innenseite der Röhre und wandelt sich dort in sichtbares Licht um. Schwarzlichtlampen senden nur UV-Licht aus. Bestimmte Materialien, wie besondere Textilien, Papiere oder auch künstliche Zähne, absorbieren die Strahlung, wandeln sie in weiß-blaues Licht um und werden dadurch sichtbar. Diese Effekte werden in Diskotheken oder Schwarzlichttheatern eingesetzt.
Orientierung mit UV-Strahlung
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Verschiedene Tiere, z. B. Bienen, können UV-Strahlung registrieren. Recherchiere und bereite ein Poster über ein Tier vor, das sich mit UV-Strahlung orientiert.
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Training
Geldschein
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Betrachte eine Banknote mit UV-Licht oder mit dem Licht einer Schwarzlichtlampe. UV-Licht wird z. B. von einer blauen Leuchtdiode ausgestrahlt.
Beschreibe, was du erkennen kannst.
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Wort-Suchrätsel
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Verwende eine Schwarzlichtlampe
Betrachte unterschiedliche Gegenstände mit diesem Licht und vergleiche den Farbeindruck mit ihrer Farbe bei weißem Licht.
Du kannst auch deine Mitschülerinnen und Mitschüler die Farbe erraten lassen.
Fertige eine Tabelle an, in der du die Farben verschiedener Gegenstände bei weißem Licht und bei UV-Licht angibst.
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Merke
Unsichtbares Licht – Zusammenfassung
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Infrarot-Strahlung ist energieärmer, Ultraviolett-Strahlung energiereicher als sichtbares Licht. Bestimmte Tiere können diese Strahlungen nutzen, um sich zu orientieren. In technischen Geräten werden beide Arten von Strahlung eingesetzt.