Transmission und Reflexion im UV-Bereich
Das Transmissionsexperiment und das Reflexionsexperiment lassen sich als Schülerexperiment mit dem Arduino durchführen. Wer keinen Satz von Arduinos zur Hand hat, aber dennoch mit UV-Strahlung arbeiten und Sonnenschutz untersuchen möchte, dem stehen einige alternative Aufbauten zur Wahl. Im Folgendem werden einige Alternativen gezeigt.
Aufbau des Transmissionsexperiments mit Bauteilen des Versuchs "Bestimmung des Plankschen Wirkumsquantums h mit einer Fotozelle"
Als Lehrerexperiment lässt sich das Transmissionsexperiment mit den Geräten aus dem Versuch „Photoeffekt: h-Bestimmung“ vorführen. Dabei werden die dazugehörige Fotozelle und die Experimentierleuchte, ein Netzteil und ein Universal-Messverstärker, ein Multimeter und Standard-Messleitungen eingesetzt. Zusätzlich wird ein UV-Pass-Filter benötigt. Hier wird der Filter von PhysixPhotonics Ph.pw01.01 mit einer maximalen Transmissivität bei 366 nm genutzt. Der Abstand von der Experimentierleuchte zur Fotozelle wird etwa so eingestellt wie auf folgendem Foto. Vorschläge für geeignete Materialien, die nun zwischen Quelle und Sensor gehalten werden, finden sich im Artikel.
Verwendung eines Fotowiderstands
Eine weiter Alternative ist die Messung mit einem Fotowiderstand bzw. LDR. Diese Bauteile sind ebenfalls für UV-Strahlung sensitiv, daher sind sie ebenfalls zur Untersuchung des UV-Schutzes geeignet. Ein LDR ist oft bei Steckelementen von Leybold dabei, und muss nur mit einem Multimeter verbunden werden. Als Emitter kann eine UV-Lampe oder eine Experimentierleuchte mit UV-Pass-Filter verwendet werden. Über die Änderung des Widerstands kann man indirekt schließen, wieviel Prozent der UV-Strahlung ein Material transmittiert.
Messung mit einer Fotodiode
Bei Fotodioden gibt es das grundsätzliche Problem, dass sie nur sehr schwache Signale im Bereich von 100 Nanoampere bis wenige Mikroampere haben. Daher benötigt es für die Messung mit Fotodioden entweder ein Exemplar, das eine Verstärkung bereits mit inbegriffen hat, oder eine zusätzliche Verstärkerschaltung. Fotodioden mit integrierter Verstärkung gibt es bei zum Beispiel bei sglux (TOCON_ABC3, 135€). Mit dieser Diode kann man den Anteil der transmittierten UV-Strahlung direkt mit dem Multimeter messen. Kostengünstiger ist eine Fotodiode ohne integrierten Verstärker (Conrad Electronic Benelux, Artikelnummer: 165185, 27€). Die Verstärkerschaltung besteht aus dem Operationsverstärker OPA2336, eine Batterie mit 4,5V, ein Kondensator mit 2,7nF und einem Widerstand von 4,7 MΩ, und kann wie im Datenblatt der Diode beschreiben aufgebaut werden.
Als Emitter kann wieder eine UV-Lampe oder eine Experimentierleuchte mit UV-Pass-Filter verwendet werden.
Messung mit Sensoren von Vernier
Weiterhin ohne viel Aufwand ist die Nutzung der UV-A Lichtsensoren von Vernier. Sie können über einen Computer mit dem kostenlosen Programm Logger Light ausgelesen werden. Als Emitter eignen sich hier ebenfalls eine UV-Lampe oder eine Experimentierleuchte mit UV-Pass-Filter. Da der Aufbau transportabel ist, lassen sich hier auch Experimente draußen mit Sonnenlicht durchführen. Hier ist allerdings der Kostenpunkt zu beachten; die Sensoren von Vernier kosten bei Boettcher Datentechnik 194€.
