單元二、紫外線的原理與來源


想不想瞭解陽光家族裡的成員?有沒有聽說過紫外線三兄弟的故事??它們三個各有那些特性呢???本單元將為你介紹不可以不知道的紫外線原理,以及大家在日常生活中常常提起的紫外線指數等內容,很精彩的哦!!

陽光一族:

太陽放射出來的光線其實是一個大家族!這個家族的成員,可依它們的波長分成紅外線、可見光及紫外線等,其中紫外線的波長最短,但能量卻最大!人類的肉眼並無法察覺紫外線的存在,但它卻能穿越大氣層,對 地球生態系造成某種程度的傷害!

陽光一族

如果在紫外線光譜上依波長仔細區分,可以發現有ABC三種類型!紫外線A的波長最長,約400320nm;紫外線B的波長其次,約320280nm;紫外線C的波長最短,約280100nm
就三者的影響程度而言,紫外線A波長最長,雖然能量最低,不過它到達地球表面的輻射量在三者中卻是最多的,因此對於生物的傷害實在不可忽視;紫外線B的能量也很大,對生物的損害是最深遠的,它可能導致生物體曬傷、皮膚癌、眼球傷害與免疫系統的疾病;至於紫外線C則因為波長太短,雖然能量最大、殺傷力最強,不過在高空時,幾乎已被臭氧完全吸收了!

紫外線形式

UV-A

UV-B

UV-C

特性

波長最長:400320nm

波長次之:320280nm

波長最短:280100nm

到達地表的輻射量

最多:佔UV98.9%

次之:佔UV1.1%

近乎為零

與臭氧層的關係

可穿透臭氧層

多數為平流層臭氧所吸收,
但因臭氧層破壞而增加到達地球表面的輻射量

幾乎為平流層臭氧所吸收

注意事項

穿透玻璃進入室內、車內,
太陽燈與美容沙龍紫外線燈均有
UV-A

對人體健康影響較為顯著

對地球表面生物無影響

紫外線的分佈:

直射與斜射 右圖中分別代表光線直射與斜射的兩種情形;由於來自太陽的光量相同,A部分的面積較小,因而在單位面積上所受到的照射量較大(一般出現在夏季或是緯度較低的地區);反之,B部分的面積較大,因此在單位面積上所受到的照射量就較小(一般出現在冬季或是緯度較高的地區);這種現象影響了紫外線在各地的分佈情形。

(1)依季節的不同:

由於太陽照射地表同一位置的角度會因季節而不同,故在地球上接收紫外線的強度也隨之改變;以北半球為例,最大的照射量出現在六月至八月(即為夏季);最小的照射量則出現在十二月至二月(即為冬季)。一般而言,最小的紫外線照射量為最大量的20%
繞日公轉

(2)依緯度的不同:

太陽照射量也會因各地所處的緯度不同而有所差異,愈靠近赤道的區域,紫外線的照射量愈大。
不同緯度的照射

(3)依時間的不同:

日正當中時,紫外線穿越大氣層的距離最短,所以最強的照射量發生在正午,而午前、午後三小時則以50%約略遞減。

(4)依天氣的不同:

當地表的雲層愈厚,紫外線愈難傳至地面。換句話說,低且厚的雲層對於防止紫外線進入地表有較佳的作用;但在某些情況下,散亂積雲的散射亦可能增加紫外線入射到地表的能力。

(5)依環境的不同:

.海拔:
越稀薄的大氣層越無法過濾紫外線,故海拔越高時,所接受的紫外線照射量越高。
.地表反射能力:
高度的反射會增加紫外線的強度。例如剛降雪的地面反射程度可達到85%;而沙地與水泥地則可達到12%;另外,一般的水面亦有反射能力。

紫外線指數(Ultraviolet Index - UVI):

UVI是紫外線"Ultraviolet Index "的英文縮寫。換句話說, UVI是一個紫外線強度的數值。當UVI=0就表示沒有紫外線,UVI值越大則表示紫外線輻射強度越強。

.紫外線指數分成了量級、量級、高量級、過量級、危險級等,其意義如下:

紫外線指數

曝曬級數

曬傷時限

02

量級

------

35

量級

------

6∼7

量級

30分鐘內

8∼10

過量級

20分鐘內

11 以上

危險級

15分鐘內

.紫外線指數預報:從1994年夏天開始,美國國家氣象局及環保署開始進行每日"紫外線指數預報" 即陽光最強的一個小時,紫外線到達地面的輻射量(以紫外線指數表示);也將一整天裡,雲量對紫外線強度預期值的影響考慮在內。

 

紫外線指數何處找:
.環保署在網際網路上公佈即時紫外線指數監測結 果,供民眾查詢,網址為 http://taqm.epa.gov.tw/taqm/zh-tw/UvMap.aspx
.每日下午五點,環保署會將隔日各地區紫外線指數預報資料傳真給各傳播媒體, 並公佈在網際網路上(位址同上),民眾可經由各大媒體及網路(http://taqm.epa.gov.tw/taqm/zh-tw/UvForcastMap.aspx)上得到紫外線預報資料。

挑戰活動六.透視陽光一族

在前面的文章中曾經提過,太陽放射出來的光線是個大家族,我們並無法利用肉眼察覺紅外線及紫外線,但可見光卻是我們在日常生活中息息相關的部分,想不想看看它們的真面目?

活動時間:十五分鐘

 

請你/你們跟我這樣做:

1. 準備好一個三稜鏡及一張平整的紙。

2. 讓光源適當地透過三稜鏡(如日光燈、手電筒等,或在陽光下;但切記不要以眼睛直視太陽)。

3. 將準備好的紙放在三稜鏡之後,看看紙上有什麼現象。

實驗記錄:
(可以用文字、圖畫方式表示)



給老師的話:
.教師可根據學生所準備的器具來改變實驗的內容;如果三稜鏡不好取得,可以用透光的物品代替,例如透明的原子筆外殼。
.可用來實驗的光源很多,但千萬提醒學生,不可以用肉眼直視光源!

挑戰活動七、哇!我的同學是主播!!

活動時間:四十分鐘

UV電視台誠徵氣象主播”

徵選條件:男女老少皆不拘,高矮胖瘦均不拒;但必須對紫外線的內容瞭解透徹。

徵選方法:請參加應徵的同學回家收看當天的新聞氣象,特別注意紫外線指數內容的部分並加以整理;在下次的課堂中,請同學們扮演主播先生、小姐,每位進行5分鐘的播報(試鏡),最後請所有的同學表決,第一、二高票者分別為正取、備取,看看那一位同學最有氣象主播的架勢??

給老師的話:
.本活動目的在於養成學生關心紫外線指數的習慣,並能有效利用課文中所學的知識內容,與日常生活相結合;此外,也可以提醒學生收看新聞的好處。
.活動進行時,如果時間充足,可以將活動改變為"各小組是互相競爭收視率的電視台"各小組可以推出一位同學做為主播,其他同學做幕後的工作人員。各小組可以適當地佈置場地(如設計適合各電視台風格的主播台),並可邀請家長一起參觀同學的表演!或是進行班級間的氣象主播、收視率大對抗!!

評審委員記錄表一
評審委員:ˍˍˍˍˍˍˍ
試鏡時間:ˍˍˍ年ˍˍˍ月ˍˍˍ日(依各班需要而決定)
    
試鏡同學:ˍˍˍˍˍˍˍ  □  ˍˍˍˍˍˍˍ  □  ˍˍˍˍˍˍˍ  □


 (請依播報內容及表現,勾選出一位你認為表現最好的同學,再參與全班同學的表決)


我認為ˍˍˍˍˍˍˍ的表現最好,因為ˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍ。


我認為同學們還可以改進的地方有:ˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍˍ。

挑戰活動八、紅色警戒

活動時間:二十分鐘

  還記得在課文中所介紹的紫外線分佈情形??紫外線會隨著季節、緯度、時間、天氣以及環境的不同而有所差異……。在下面的台灣地圖上,請試著依據紫外線分佈的特性,將以下虛線內的各個地區,利用不同的顏色,標示出紫外線分佈的強弱關係;下次到這些地方去遊玩時要特別小心哦!可別忘了必要的保護措施!!

給老師的話:
.一般而言,南部比中、北部的日照充足;山區的紫外線指數又比平地要高。教師可以針對本活動教授的季節,給予適當的規定,例如在夏季的高屏地區,讓學生依據先前所閱讀的資料及練習作適當的判斷。
.做完了作業,可以請學生互相比較並上台報告自己的作品。

挑戰活動九.誰來找碴

以下方框裡的文字是在課文中曾經出現的內容,請試著找出錯誤的地方,並改正它們!誰能找出的錯誤最多呢?

PartI

太陽放射出來的光線其實是一個大家族!這個家族的成員有紅外線、可見光及紫外線等。如果我們要在紫外線的光譜上仔細區分,可以發現有ABC三種類型!紫外線A能量最大,到達地球表面的量在三者中是最多的,因此對於生物的傷害不容忽視;紫外線B的能量很大,對生物的損害是最深遠的;至於紫外線C,能量不大,在高空時幾乎都被臭氧完全吸收了!

PartII

紫外線的分佈,會隨著以下幾點而不同:

1. 依季節的不同:
以北半球而言,太陽最大的紫外線照射量出現在十二月至二月(就是冬天);最小的照射量則出現在六月至八月(就是夏天)。最小的紫外線照射量為最大量的20%

2. 依緯度的不同:
太陽的照射量也會因為各地的緯度不同而有所差異,越靠近南、北極的區域,紫外線的照射量越大

3. 依時間的不同:
太陽剛昇起時,紫外線穿越大氣層的距離最短,所以最強的照射量發生在清晨

4. 依天氣的不同:
當地表的雲層愈厚,紫外線愈難傳到地面。

5. 依環境的不同:
海拔:越接近地面,所接受的紫外線照射量越高。
地表反射能力:高度的反射會降低紫外線的強度,例如剛降雪的地面。

PartIII

紫外線指數:
國內自八十七年十二月一日起,在每天電視新聞的氣象報告中,多了一項紫外線指數預報。這個指數預報了隔一天的清晨,即陽光最強的一個小時內,紫外線到達地面的照射量。紫外線指數分成了量級、量級、高量級、過量級、危險級等,它們所代表的意義是:

紫外線指數

曝曬級數

曬傷時限

02

量級

------

35

量級

------

6∼7

量級

60分鐘內

8∼10

過量級

20分鐘內

11 以上

危險級

15分鐘內

我所找到的碴有幾個:ˍˍˍˍˍˍ
班上的優勝者:ˍˍˍˍˍˍ記錄是ˍˍˍˍ個

給老師的話:
內容中有錯誤的地方,在教師版上分別標上了紅字及底線,以供老師參閱;老師在上課時,可以先鼓勵學生不看課文,自行找出與正確答案有出入的敘述。待作答完畢後,教師再公佈答案,並對重點作訂正。