Записки практикующего учителя. Идеи по применению датчика УФ-излучения

Сейчас ультрафиолет солнечного света считается одним из основных факторов, которые стимулировали эволюцию живого мира на ранних этапах.

Как ультрафиолет влияет на живые организмы

Влияние на живые организмы УФ-лучей может быть очень разным:

на микроорганизмы он может осуществлять стерилизационный и даже бактерицидный эффект,
в биотехнологии его часто применяют как фактор повышения мутагенеза для получения штаммов с новыми свойствами,
современные научные исследования говорят о том, что ультрафиолет может способствовать онкологическим болезням и приводит к более быстрому старению кожи.

Погследний пункт очень важен. Даже потребность в витамине D не оправдывает злоупотребление солнечными ваннами, ведь таким путем невозможно обеспечить полностью все потребности организма в этом витамине, в отличие от пищевых источников. Но существуют и достоверные данные, что полное избежание УФ солнечного света приводит к тяжелым последствиям для здоровья человека.

Исследования ультрафиолета

Такой значительный и неоднообразно влияние на живые организмы ультрафиолетового света делает его интересным объектом для исследований.

Спектр УФ-лучей достаточно широк, в рамках школьных исследований и демонстрации наиболее актуальны два диапазона как составляющие солнечного света:

UVA (длиной волны 320-400 нм);
UVB (280-320 нм).

Цифровые датчики Vernier

В ассортименте продукции американской компании Vernier существует несколько вариантов датчиков УФ-излучения, наиболее популярным является датчик суммарного ультрафиолета (UVA + UVB).

Необходимо понимать, что эти два спектра имеют различные физические (UVB не проходит через обычное стекло, только через кварцевое) и биологические (UVA имеет значительно выраженное действие) свойства. Поэтому есть вариант и монодатчиков, определяющих активность только UVA или UVB лучей.

Преимуществом использования двух датчиков является возможность получать больше данных для научных работ, а также в некоторых опытах наблюдаются интересные различия между их показателями.

Как использовать цифровой датчик Vernier на уроках

Итак, где и как можно применить датчик ультрафиолета в школе? Есть много вариантов:

Физика. Возможно продемонстрировать ученикам, проходят ли УФ-лучи через стекло, и если да — то какие именно.
Физика. Известно, что некоторые искусственные источники света и бытовые приборы могут излучать УФ (например лампа дневного света).
География / экология. Интересный опыт мне предложил мой ученик: можно измерить, как влияет на УФ лучи прохождение через струю пара. Осторожно: опыт этот немного опасен. Лично я зажимал датчик в штатив для того, чтобы держаться на безопасном расстоянии. Но этот опыт хорошо демонстрирует, почему большая часть UVB лучей поглощается атмосферой Земли, а UVА беспрепятственно ее проходит.
Основы здоровья/биология. Изучению защитных свойств солнцезащитных очков и крема от загара посвящены отдельные публикации у нас на странице (см. предыдущие посты), где подробно описано, как я проводил эти опыты. Пользуясь возможностью, хочу призвать людей не пренебрегать этими средствами защиты здоровья, ведь современный человек и так подвергается слишком многим факторам риска. Не стоит зря подвергать себя опасности, тем более, сейчас так велик асортимент защитных средств. Например, некоторые производители заявляют, что изготавливают специальную ткань, имеет повышенную защиту от ультрафиолетовых лучей.
География. Очевидно, что прямые и отраженные солнечные лучи будут иметь разные показатели УФ. Например, можно сравнить эти показатели на открытом пространстве и под деревьями. Интересным будет измерить активность УФ над голой землей и участком, покрытым снегом. Также возможно проверить, в насколько значительной мере облака задерживают эти лучи, и какой именно их подтип.
Физика. Используя искусственный источник ультрафиолета или солнечный свет, можно исследовать способность различных материалов отражать эти лучи.
Физика. Интересно определить, как вода пропускает УФ-лучи. Хочу отметить, что для этого необходимо набирать ее в кварцевую посуду — здесь идеально подходит кювет для спектрофотометра или недорогие длинные кварцевые трубки «Кварцевые трубки из прозрачного кварцевого стекла».
Естествознание. При ведении календаря погоды возможно определять ультрафиолетовую активность солнечного света каждый день. Также пользуясь широкими возможностями, которые предоставляет программное обеспечение Vernier, возможно построить график в течение светового дня и определить суммарную УФ-активность за день.
Физика. Можно исследовать, как рассеивается ультрафиолетовое излучение с увеличением расстояния в различных искусственных источников света (построение графиков с введенными значениями, в данном случае расстояние).
Физика/Основы здоровья. УФ бактерицидные (кварцевые) лампы применяются очень широко, их можно встретить не только в общественных местах или больницах, но и в частных домах. Также УФ лампы используются в соляриях и в светильниках для выявления веществ, светящихся в лучах данного спектра. Известно, что подобные источники света с течением часов работы способны терять активность ультрафиолетового излучения. Это тоже возможно исследовать, ведь в большинстве медицинских кабинетов в школе такие лампы есть.
Химия. Известно, что УФ-лучи способны приводить к распаду многих химических соединений, как низкомолекулярных,например, аскорбиновая кислота, так и полимеров. Для того, чтобы исследовать эти явления необходимо понимать, какая активность УФ-излучения действует на объект исследования.

Отходя в сторону основного вопроса, хочу рассказать, что для исследования антиоксидантов успешно используется модель окислительного стресса «витамин С + УФ». Чем более выраженными антиоксидантными свойствами обладает вещество, тем больше аскорбиновой кислоты сохраняется за одинаковое время действия ультрафиолета.

Аскорбиновую кислоту можно легко измерить с помощью титрования спиртовым раствором йода (аптечный «Йод») с крахмалом как индикатором.

Используя этот метод, можно написать немало работ МАН, но для достоверности результатов необходимо все варианты облучать одинаковым количеством УФ.

Это легко сделать, если у Вас есть соответствующая лампа, но при использовании солнечного света необходимо измерить активность УФ самостоятельно, чтобы нивелировать влияние различий между вариантами в условиях опыта.

Методическая поддержка в проведении опытов

Если вас заинтересовали разные способы использования датчика Vernier и вы хотите получить детальные методические инструкции по проведению опытов — обращайтесь в отдел методической поддержки интернет-магазина B-Pro. Наши специалисты с радостью предоставят вам ссылки на первоисточники и помогут по необходимости в составлении плана уроков с использованием всех возможностей ЦИК.