Записки практикуючого вчителя. Ідеї по застосуванню датчика УФ-випромінювання 

 

Наразі ультрафіолет сонячного світла вважається одним із основних факторів, що стимулювали еволюцію живого світу на ранніх етапах.

Як ультрафіолет впливає на живі організми 

Вплив на живі організми УФ-променів може бути дуже різним:

  1. на мікроорганізми він може здійснювати стерилізуючий і навіть бактерицидний ефект,
  2. в біотехнології його часто застосовують як фактор підвищення мутагенезу для отримання штамів з новими властивостями,
  3. сучасні наукові дослідження говорять про те, що ультрафіолет може сприяти онкологічним хворобам та призводить до швидшого старіння шкіри.

Останній пункт надзвичайно важливий. Навіть потреба у вітаміні D не виправдовує зловживання сонячними ваннами, адже таким шляхом неможливо забезпечити повністю всі потреби організму в цьому вітаміні, на відміну від харчових джерел. Але існують і достовірні дані, що повне уникання УФ сонячного світла призводить до тяжких наслідків для здоров’я людини. 

Дослідження ультрафіолету

Такий значний і неодноманітний вплив на живі організми ультрафіолетового світла робить його цікавим об’єктом для досліджень.

Спектр УФ-променів є достатньо широким, в рамках шкільних досліджень та демонстрації найбільш актуальними є два діапазони як складові сонячного світла:

  1. UVA (довжиною хвилі 320-400 нм);
  2. UVB (280-320 нм).

Цифрові датчики Vernier 

В асортименті продукції американської компанії Vernier існує декілька варіантів датчиків УФ-випромінювання, найбільш популярним є датчик сумарного ультрафіолету (UVA + UVB).

Необхідно розуміти , що ці два спектри мають різні фізичні (UVB не проходить через звичайне скло, лише через кварцове) та біологічні (UVA має значно виражену дію) властивості. Тому є і варіант монодатчиків, що визначають активність лише UVA або UVB променів.

Перевагою використання двох датчиків є можливість отримувати більше даних для наукових робіт, також в деяких дослідах спостерігаються цікаві відмінності між їх показниками. 

Як застосовувати цифровий датчик Vernier на уроках

Отже, де і як можливо застосувати датчик ультрафіолету в сучасній школі? Є різні варіанти:

  1. Фізика. Можна продемонструвати учням, чи проходять УФ-промені через скло, і якщо так — то які саме.
  2. Фізика. Відомо, що деякі штучні джерела світла та побутові пристрої можуть випромінювати УФ (наприклад лампа денного світла).
  3. Географія/екологія. Цікавий дослід мені запропонував мій учень: можна виміряти, як впливає на УФ промені проходження через струмінь пару. Важливо: дослід цей є дещо небезпечним. Особисто я затискав датчик в штатив для того, щоб триматись на безпечній відстані. Але цей дослід гарно демонструє, чому більша частина UVB променів поглинається атмосферою Землі, а UVА безперешкодно її проходить.
  4. Основи здоров’я/біологія. Вивченню захисних властивостей сонцезахисних окулярів та крему від засмаги присвячені окремі публікації у нас на сторінці (дивитись попередні пости), де детально описано, як я проводив ці досліди. Користуючись нагодою, хочу закликати читачів не нехтувати цими засобами захисту здоров’я, адже сучасна людина і так піддається занадто багатьом факторам ризику. Тож не варто дарма ризикувати, тим більше, що зараз є багато варіантів захисту. Наприклад, деякі виробники заявляють, що виготовляють спеціальну тканину з підвищеним захистом від ультрафіолетових променів.
  5. Географія. Очевидно, що прямі і відбиті сонячні промені будуть мати різні показники УФ. Наприклад, можна порівняти ці показники на відкритому просторі та під деревами. Цікавим буде виміряти активність УФ над голою землею і ділянкою, вкритою снігом. Також можливо перевірити, чи значною мірою хмари затримують ці промені і який саме їх підтип.
  6. Фізика. Використовуючи штучне джерело ультрафіолету або сонячне світло, можна досліджувати здатність різних матеріалів відбивати ці промені.
  7. Фізика. Цікаво визначити, як вода пропускає УФ-промені. Хочу зазначити, що для цього необхідно набирати її в кварцовий посуд, тут ідеально підходить кювета для спектрофотометру чи недорогі довгі кварцові трубки «Кварцевые трубки из прозрачного кварцевого стекла».
  8. Природознавство. При веденні календаря погоди можливо визначати ультрафіолетову активність сонячного світла щодня. Також користуючись широкими можливостями, що надає програмне забезпечення Vernier, можливо побудувати графік протягом світлового дня і визначити сумарну УФ-активність за день.
  9. Фізика. Можна дослідити, як розсіюється ультрафіолетове випромінювання зі збільшенням відстані у різних штучних джерел світла (побудова графіків з введеними значеннями, в даному випадку відстань).
  10. Фізика/Основи здоров’я. УФ бактерицидні (кварцові) лампи застосовуються дуже широко, їх можна зустріти не лише в громадських місцях або лікарнях, а і в приватних оселях. Також УФ лампи використовуються в соляріях та в світильниках для виявлення речовин, що світяться в променях даного спектру. Відомо, що подібні джерела світла з плином годин роботи здатні втрачати активність ультрафіолетового випромінювання. Це теж можливо дослідити, адже у більшості медичних кабінетів в школі такі лампи є.
  11. Хімія. Відомо, що УФ-промені здатні призводити до розпаду багатьох хімічних сполук, як низькомолекулярних, наприклад, аскорбінова кислота, так і полімерів. Для того, щоб досліджувати ці явища необхідно розуміти, яка активність УФ-випромінення діє на об’єкт дослідження.

Відходячи в сторону основного питання, хочу розказати, що для дослідження антиоксидантів успішно використовується модель окисного стресу «вітамін С + УФ». Чим більш виражені антиоксидантні властивості має речовина, тим більше аскорбінової кислоти буде збережено за однаковий час дії ультрафіолету.

Аскорбінову кислоту можна легко виміряти за допомогою титрування спиртовим розчином йоду (аптечний «Йод») з крохмалем як індикатором.

Використовуючи цей метод, можна написати чимало робіт МАН, але для достовірності результатів необхідно всі варіанти опромінювати однаковою кількістю УФ. Це легко зробити, якщо у вас є відповідна лампа, але при використанні сонячного світла необхідно виміряти активність УФ самостійно, щоб нівелювати вплив відмінностей між варіантами в умовах досліду. 

Методична підтримка в проведенні дослідів

Якщо вас зацікавили різні способи використання датчика Vernier и ви хочете отримати детальні методичні інструкції по проведенню дослідів — звертайтеся до відділу методичної підтримки інтернет-магазину B-Pro. Наші спеціалісти з радістю нададуть вам посилання на першоджерела і допоможуть за необхідності скласти план уроків з використанням усіх можливостей ЦВК. 

Схожі статті

Поради від вчителів та методистів практиків

Як використовувати цифровий бездротовий датчик температури? Ідеї для дослідів і STEM-проєктів...

Поради від вчителів та методистів практиків

Як підготувати учнів до ЗНО з математики 2021? Скористайтеся корисними порадами від вчителя-практика...

Поради від вчителів та методистів практиків

7 освітніх тенденцій 2021: зміна ролі вчителя, STEAM-підхід і нові технології в навчанні