Wie gut schützen Sonnenbrillen?
1. Einleitung
Das Thema ultraviolettes Licht messen hat mich interessiert, weil ich wissen wollte, wie gut meine Sonnenbrille vor ultraviolettem Licht (im folgenden UV- Licht abgekürzt) schützt. Dabei habe ich auch andere Sonnenbrillen, Sonnenfinsternisbrillen, Fensterglas und Plexiglas miteinander in zwei Versuchen, wobei der zweite Versuch in zwei Teile geteilt war, verglichen.
2. Aufbau
Ich habe einen Sensor verwendet, der auch UV- Licht noch erkennt. Daran habe ich ein Messgerät angeschlossen, das den Messwert in Spannung (Volt) ausdrückt. Das Messgerät habe ich an ein Netzgerät mit Volt an eine Steckdose angeschlossen. Den Versuchsaufbau habe ich dann unter das Deckenlicht (Versuch 1) bzw. vor die Quecksilberlampe gestellt (Versuch 2). Bei Versuch 2 habe ich außerdem eine Sammellinse, ein optisches Gitter (570 Striche pro Millimeter) und eine Irisblende vor die Quecksilberlampe gestellt. Die Linse und die Blende waren direkt hintereinander. Etwa 30 cm entfernt stand das Polarisationsgitter. Alle drei Objekte dienten dazu, dass die Lichtstrahlen geordnet auf den Lichtsensor treffen.
3. Ultraviolettes Licht
UV- Licht ist genau wie Infrarotlicht für das menschliche Auge nicht sichtbar. Auf der Farbskala geht das Infrarotlicht nach dem Rot weiter und UV- Licht nach dem Violett. Das UV- Licht geht von der Wellenlänge 400 Nanometer( Abkürzung nm ) bis zum Bereich der Röntgenstrahlen, das ist bei 15 nm. Das UV- Licht birgt aber auch Gefahren. Durch die Strahlung kann Hautkrebs entstehen oder die Netzhaut kann verbrennen, das kann zur Folge haben, dass man schwarze Punkte sieht oder sogar blind wird. Deshalb habe ich während der Messungen einen Gegenstand vor die Quecksilberlampe gestellt. Durch das UV- Licht entsteht aber auch die Bräunung im Sommer. Wenn die Strahlung jedoch zu intensiv auf die Haut trifft, entsteht ein Sonnenbrand. Besonders gefährlich sind dabei Wellenlängen unter 310 nm. Ein großer Teil dieses Lichtes wird aber durch die Ozonschicht absorbiert. Die Schicht ist zwar nur 3 bis 4,5 Millimeter dick, schützt dafür aber gegen Verbrennungen. Allerdings wird die Ozonschicht durch FCKW (Treibmittel in Spraydosen) und Autoabgasen zerstört. Im antarktischen Frühling gibt es Ozonloch, das einige Monate erhalten bleibt, bis es sich wieder schließt. Das UV- Licht wird aber auch genutzt. Wenn das ultraviolette Licht auf die Haut von Mensch und Tier trifft, entsteht ein großer Teil des Vitamin D. UV-Licht wird auch zum abtöten von Viren und Bakterien genutzt. Dafür nimmt man alle Wellenlängen unter 300 nm. Die Quecksilberlampe, die in Versuch 2 verwendet habe, ist aus Quarzglas. Dieses lässt das gesamte ultraviolette Licht durch.
4.1 Der erste Versuch
Im ersten Versuch habe ich das UV- Licht aus einer 38-Watt-Leuchtstoffröhre in der Schule gemessen. Ohne Sonnenbrille betrug die Spannung 1305 mV. Eine Sonnenfinsternisbrille von Optiker Knaudt ließ am wenigsten UV- Licht durch: nämlich nur 0,4mV. Ich habe das Messgerät auf einen etwa 0,82 m hohen Tisch in einem Physikraum gestellt, von wo der Abstand 2,18 m bis zur Decke betrug. Es ist allerdings nicht auszuschließen, dass Sonnenlicht durch die Fensterscheibe in das Messgerät gekommen ist. Die Tabelle:
4.2 Der zweite Versuch
Im ersten Teil habe ich die UV- Strahlung bei einer Quecksilberlampe gemessen. Ich habe in der Mitte angefangen zu messen und bin dann, von der Lampe aus gesehen, immer 3mm nach rechts von der Mitte weggegangen. In der Mitte betrug die Strahlung 2,081 Volt. Aber in Mitte war gar nicht die stärkste Strahlung, sondern bei 4,8 cm: nämlich 6,430 Volt. Nach den Messungen, ich habe bis 7,2 cm gemessen, habe ich mir für die drei höchsten Werte die Wellenlängen rausgesucht und damit den Sonnenbrillentest gemacht. Das war der zweite Teil des zweiten Versuchs. Ich habe folgende Wellenlängen genommen, weil bei diesen Wellenlängen die Strahlung am stärksten war: 366 nm bei 5,1 cm Abstand, 435 nm bei 5,7 cm Abstand und 540 nm bei 6,0 cm ( alle Abstände von der Quecksilberlampe ). Bei den Wellenlängen ließen die Sonnenfinsternisbrillen( Knaudt, Kosmos, Euro Eclipse Viewer und Zeiss) und ein Schweißglas keine UV- Strahlung durch, aber bei der Wellenlänge 540 ließ die Brille von Knaudt eine geringe Strahlung durch: 0,1 Volt. Das Gute ist, dass keine Brille, außer zwei, mehr als 0,6% der Strahlung durchließen. Die beiden anderen Brillen ließen jeweils 8,8% und genau 1% durch. Es gab sogar Sonnenbrillen die kein UV- Licht durchließen. Die Tabelle des ersten Teilversuchs:
4.3 Der dritte Versuch
Den dritten Versuch werde ich hoffentlich im Januar durchführen können, wenn es nicht bewölkt ist. In dem Versuch werde ich die Sonne als UV- Lichtquelle nutzen. Dabei kann ich feststellen, ob die Sonnen- und Sonnenfinsternisbrillen auch in der Sonne so gut wie bei der Quecksilberlampe schützen. Hat die Sonne eine von den drei Wellenlängen, die ich schon im zweiten Teilversuch des zweiten Versuches (Ziff. 4.2) verwandt habe. Leider konnte ich diesen Versuch bis jetzt aufgrund der starken Bewölkung nicht durchführen.
4.4 Der vierte Versuch
Den vierten Versuch habe ich für Januar oder Februar geplant.
Dabei möchte ich den Schutz vor UV- Licht von Sonnencreme testen. Dazu werde ich eine Glasplatte nehmen, die UV- Lichtdurchlässigkeit dieser feststellen, dann auf die Glasplatte eine Schicht Sonnencreme auftragen und so gegen die Sonne oder Quecksilberlampe halten, dass ich darunter das Messgerät aufbauen kann. In einem zweiten Teil könnte ich die Sonnencreme verschieden dick auftragen und so feststellen, bei welcher Dicke der Schutz vor UV- Licht am größten ist.
5. Ergebnis
Der Sensor ist geeignet, auf einfache Weise die UV- Lichtdurchlässigkeit bei Brillen festzustellen.
Es gibt auch Sonnenbrillen die sehr gut gegen UV- Licht schützen. Alle, bis auf eine, haben ein gutes Ergebnis erreicht. Auch die Sonnenfinsternisbrillen haben sehr gut abgeschnitten. Ich hätte nicht erwartet, dass die Sonnenbrillen so gut abschneiden.
6. Anwendungsmöglichkeit
Man könnte das Gerät kompakter bauen, sodass es handlicher ist. Zum Beispiel könnten Optiker es für Tests an ihren Sonnenbrillen verwenden.
Um das Gerät kompakter zu gestalten, könnte man es mit Batteriebetrieb nutzen und einen Minicomputer einbauen, der die Prozentzahlen der UV- Licht Durchlässigkeit errechnet. Dadurch können Optiker testen, ob sie ihre Brillen zum Kauf anbieten können. Der Verbraucherschutz kann durch diesen einfachen Test verbessert werden.
Web: Nils Gründel
Datum: November 2001. Letzte Änderung am 11.Februar 2002
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