Sexl Physik 7, Schulbuch

109 | Untersuche, überlege, forsche: Anwendung Infrarottechnik 109.1 Wärmebildkameras und Nachtsichtgeräte nutzen elektromagnetische Strah- lung. Erkundige dich über die Funktionsweise der genannten Geräte und deren An- wendungsgebiete. UV-Strahlung Sonnenstrahlung ist die Hauptquelle von UV-Strahlung. Sonnenstudios locken und versprechen uns, die Sommersonne auch im Winter genießen zu können. Doch ist ihre Bräune wirklich gesund und wie wirkt eigentlich ein Solarium? Ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung) hat eine Wellenlänge zwischen 1 nm und 380 nm und wird in drei Bereiche unterteilt: UV A: 315–400 nm , gelangt durch die Atmosphäre fast vollständig auf die Erd- oberfläche UV B: 280–315 nm , wird zu ca. 90 % durch das Ozon in der oberen Atmosphäre absorbiert UV C: 100–280 nm , wird fast vollständig in der Atmosphäre gefiltert Wirkung der UV-Strahlung auf den Menschen Hauptsächlich wirkt UV-Strahlung auf die Haut (Pigmentierung), aber auch Trü- bungen der Hornhaut und der Linse sind Folgen übermäßiger UV-Strahlung. In Maßen genossen fördert das UV-Licht (Sonnenlicht) die Durchblutung und den Kreislauf, es regt die Vitamin D-Bildung an und steigert das Wohlbefinden. Lei- der hat Sonnenbaden aber auch erhebliche Schattenseiten. An erster Stelle der schädlichen Wirkung steht der Sonnenbrand, der vor allem durch UV A- und UV B-Strahlung hervorgerufen wird. Zellschäden nach Sonnenbränden können zu Hautkrebs führen. Im „künstlichen“ Licht von Solarien strahlen die Lampen vor allem UV A-Strah- lung ( 98–99 % ) und UV B-Strahlung ( 1–2 % ) ab. Während von der Sonnenstrahlung an einem sonnigen Tag im Juli beispiels- weise nur 56 Watt/m² UV A-Strahlung auf der Erde zu messen sind, sind es bei Niederdrucklampen im Solarium 200 bis 350 Watt/m² (auf der Haut) und bei Hochdrucklampen gar bis zu 550 Watt/m² . Bei einer derart hohen Bestrahlung bräunt die Haut sofort, für eine lang anhaltende Bräune sind aber die UV B- Strahlen zuständig, ebenso für die Bildung des lebenswichtigen Vitamin D. Es gibt keine UV-Strahlung – künstlich oder natürlich – die Bräune bewirkt, aber weitere Hautschädigung ausschließt. Deshalb ist es wichtig, sich vor zu viel UV-Strahlung zu schützen. Untersuche, überlege, forsche: Energie von UV-Strahlung 109.2 Berechne die Energie der Lichtquanten der UV-Strahlungsarten. Welche Deu- tung lassen die Ergebnisse auf die Wirkung von UV-Strahlung auf den Körper zu? Röntgenstrahlung Röntgenstrahlung, wie man sie z. B. von Röntgenaufnahmen von Zähnen (vgl. 109.2 ) kennt, besitzt eine größere Frequenz als UV-Strahlung. Aufgrund des Zu- sammenhangs E = h · f hat sie daher auch mehr Energie. Dadurch verändert sich die Art der Wechselwirkung mit Materie. Je energiereicher die Röntgenstrahlung ist, desto mehr durchdringt sie z. B. menschliches Gewebe. In einer Röntgenröhre nützt man die beim Abbremsen geladener Teilchen auf- tretende Strahlung. In einem evakuierten Glaskolben emittiert eine Glühkathode Elektronen ( 109.4 ). Zwischen der Kathode und der gegenüberliegenden Anode wird Spannung angelegt. Dadurch werden die Elektronen auf rund 100 000 km/s beschleunigt. Beim Auftreffen auf die Anode, die aus einem schweren Metall mit großer Kernladungszahl (z. B. Wolfram) besteht, werden die Elektronen ab- gebremst. Die durch das Abbremsen frei werdende Energie wird als so genannte „Bremsstrahlung“ abgegeben. Sie tritt seitlich aus der Röhre aus. Die Wellenlänge der Röntgenstrahlen liegt zwischen 10 –9 m bis 10 –12 m . Je höher die Anodenspannung, desto kurzwelliger ist die erzeugte Strahlung. 109.1 Quecksilberdampflampen erzeugen UV-Strahlung in Solarien. 109.2 Zahnröntgen 109.3 Mit Röntgenstrahlen wird das Flugge- päck kontrolliert und in unterschiedlichen Farben (hier in so genannten Falschfarben) auf einem Bildschirm dargestellt. Dadurch lassen sich z. B. Sprengstoffe erkennen. Kathode Anode Elektronenstrahl – + Röntgenstrahlen 30 – 100 kV 109.4 Aufbau einer Röntgenröhre Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv