單元三、紫外線的用途


學習過前面兩個單元,你一定以為紫外線是個一無是處的傢伙!其實,紫外線的用途還真是不少呢。在這個單元中,我們將要討論的主題就是紫外線在自然界、日常生活中,以及科學上的用途,希望你在學習本單元之後,可別再用「有色的眼光」歧視紫外線了。

挑戰活動十、名偵探拯救地球

活動時間:十分鐘

你也許看過電視中的尋寶節目,也許很愛看一些推理的偵探卡通,現在也有一個難題來挑戰你了!
有一天,世界上又出現了一種非常可怕的病毒X,比現在令人聞之色變的AIDS更厲害、傳染力也更強,因此全世界的科學家莫不卯足了勁,想要研究出殺掉這種病毒的方法。阿笠博士為了全人類,也投入了這項研究工作,就在找到方法的同時,博士卻發現他也被病毒X感染了,而且由於太晚發現而就要陷入昏迷了。博士在昏迷之前,在紙上寫下解決的辦法,可是當人們發現他的時候,卻發現紙上寫的竟是一串密碼。聰明的你,解得開這串密碼的意思嗎?(提示:與電腦有關)
Y 3 J94 VU04

給老師的話:
本活動純粹是希望引起學生學習動機,教師亦可以做其他方式的猜謎變化。本題的解答是將英文字母或是數字對應到電腦鍵盤上的注音符號,就會得到:ㄗˇㄨㄞˋㄒ一ㄢˋ三個字。

挑戰活動十一、紫外線大披薩

回家作業

臭氧層
上個活動的答案解出來了嗎?沒錯,就是「紫外線」!相信還難不倒你吧,這個活動可要你們發揮團隊合作的精神了!

現在市面上已經有許多產品利用到紫外線,仔細在報紙上的廣告欄裡找一找,每找到一種這樣的商品,就將產品的名稱寫在下面的扇形格子中(或直接剪貼廣告),集滿四片,就可以拼成一個〝紫外線大披薩〞!

組成了披薩之後,請向同組的同學解釋:在你所找到的產品中,紫外線的作用是什麼?

給老師的話:
本活動純粹是希望引起學生學習動機,教師亦可以做其他方式的猜謎變化。本題的解答是將英文字母或是數字對應到電腦鍵盤上的注音符號,就會得到:ㄗˇㄨㄞˋㄒ一ㄢˋ三個字。

案情大曝光

經過上面兩個活動,你大概了解到紫外線在日常生活科技產品中的功能了。其實紫外線對大自然或是科學上都有相當大的影響,接下來就讓我們更深入地了解它們吧!

功能一 殺菌 ── 細菌殺光光

這是紫外線最常見的功能,由於紫外線對於生物有強大的殺傷力,因此人類就用它來對付這些難纏的細菌、病毒,我們平常是不是也常利用陽光來幫我們殺菌嗎?現在請你想一想,這種殺菌的設備常見於哪些場所?或是常用於什麼裝置上呢?(答案請參考第34 頁)只不過要特別注意的是,這些殺菌設備一樣會傷害人體,因此在使用的時候一定要特別小心。

給老師的話:
紫外線殺菌自然是使用於特別需要保持清潔衛生的環境或儀器中,例如醫療院所、游泳池、給水設備、空氣濾清裝置等。

功能二 鑑定與透視 ── 我有"透視"的功能喔

還記得前一陣子具有穿透能力的紅外線攝影機曾經喧騰一時,鬧的大家人心惶惶嗎?由於紫外線比一般的可見光更具有穿透能力,所以科學家也常以紫外線來進行透視或鑑定的工作(就好像用X光來進行健康檢查一樣)。例如利用紫外線來檢查金屬上細微的裂縫、圖畫的真偽、食品安全,甚至於在探索太空時,紫外線都可以派上用場喔!
動動腦:我們常在電影中看到突擊隊的隊員在夜間利用紅外線夜視鏡搜尋敵人,但是卻沒有看過有人用「紫外線」夜視鏡。聰明的你知道原因嗎?努力地找出答案吧,否則你可要擔心有人會用紫外線攝影機來偷拍囉!

可見光拍攝的太陽紫外線拍攝的太陽

給老師的話:
拍攝星體的時候,科學家常用不同的光線拍攝星體(如可見光、紅外線、紫外線、X光等等),而氣象衛星也會用可見光或是X光拍攝雲圖,教師可在此順道介紹不同的光波性質。
相關資料可上網到美國太空總署(NASA)下載圖片或是相關的天文網站查詢。

功能三 健康與醫療 ── 幫助你「不再皮癢」

受到過量的紫外線曝曬會造成人體的傷害,但是適當的日照卻可以幫助人體合成維生素D,所以你會發現那些不愛曬到任何一點陽光的人總是病懨懨的、沒有生氣。

近來醫學上更發現,照射適量的A光或是B光還可以治療乾癬、白斑等皮膚病變,讓病患不再「皮癢」呢!不過這種「光照治療」只能在醫師的指示下進行,因為照射過量,可能會對某些人造成副作用或是永久的傷害!近年來更有人喜歡到美容中心照射太陽燈,讓自己曬成「黑美人」,這可是一點都不健康喔!

功能四 為昆蟲指路 ── 昆蟲的燈籠

由於每一種生物所能夠接收的光頻率範圍不同,所以有些動物還得靠紫外線才能找到路或看清楚物體喔。例如蜜蜂在找尋花蜜、為花朵傳粉的時候,也必須藉助於紫外線,否則它們就會變成一群無頭蒼蠅了。此外,紫外線也能協助植物進行光合作用,所以說,紫外線對於自然的延續也有著不可磨滅的功勞!

人眼中看到的立金花昆蟲眼中看到的立金花

黑光燈給老師的話:
人類利用昆蟲會受到紫外線引導的特性,也設計出「黑光燈」來誘捕昆蟲。

殺菌光

給老師的話:活動時間:本活動強調學生進行長期的觀察,大約需進行7-10天。

實驗器材

培養皿兩個、洋菜、顯微鏡或放大鏡、投影片

活動流程

1.      將洋菜放入適量的水中加熱,直到水煮沸、洋菜溶解後,將洋菜的溶解液分別倒入兩個培養皿(編號AB)中,冷卻等待凝固。

2.      將兩個培養皿放置於相同地點數天,直到上面出現黴菌的斑點為止。

3.      以放大鏡或是顯微鏡觀察黴菌的菌落,並將投影片蓋在培養皿上,在投影片上描繪出菌落的形狀(如下圖)。 昆蟲眼中看到的立金花

4.      B培養皿置於陰暗處,不要移動;A培養皿則在每天早上8點到下午4點之間放在太陽底下接受8小時的日照,其餘時間與B擺在一起。

5.      每天在放學之前,同樣利用投影片分別描繪出AB兩個培養皿中菌落的大小,並輔以放大鏡或顯微鏡作觀察。

6.      經過五天,比較兩個菌落大小的變化。

實驗紀錄(請將菌落的形狀描繪在圓圈內)

培養皿

A(每天日照8小時)

B(未接受日照)

第一天

 月

第二天

 月

第三天

 月

第四天

 月

第五天

 月

集思廣益

1.      哪一個培養皿中的菌落大小在五天之後比較大? B菌落

2.      你能說出菌落大小所表示的意義嗎? 菌落愈大者,代表黴菌的數目愈多。

3.      你能解釋為何兩個菌落的大小會不一樣嗎? 由於A培養皿中的黴菌受到陽光的照射,因此使黴菌的繁殖受到抑制。

常見的紫外線殺菌方式與設備如曬棉被、飲水機曬棉被飲水機

挑戰活動十二.比手劃腳

活動時間:45分鐘

看完上面的內容,你應該知道紫外線也不是那麼的惡名昭彰了。為了幫助大家增強記憶,現在就讓我們來做一些「動手 + 動腦」的活動吧!

活動規則(可依照班級情況作調整):

1.      全班按照座位分為左邊與右邊兩大組。

2.      每組共同討論,分別想出十五個紫外線的用途或功能,並將它們寫在小紙片上作為題庫,不可以讓對方知道。

3.      將題庫先拿給老師審查,修正或刪除不符合條件的題目,不足十五題者由老師補充或是再請同學討論、補充。

4.      訂好輸贏的獎勵或處罰規則。

5.      各組派一位善於表演的同學出來作表演者。

6.      進行「比手劃腳」的競賽,題目來源則為另外一組所寫的題庫。看哪一組在十五分鐘內所答出的題數比較多,哪一組就是贏家。

7.      執行獎勵或處罰。

給老師的話:
本活動主要是讓學生在小組討論的過程中集思廣益,以更廣泛地瞭解紫外線的用途。