Inhalt. Vorwort Jugend forscht Sarah Fennell und Linn Kittlitz Wer s zuerst gerochen, der ist schon in den Schlaf gekrochen...

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3 Papermint 3 / Mai 2011 Inhalt Vorwort Jugend forscht Sarah Fennell und Linn Kittlitz Wer s zuerst gerochen, der ist schon in den Schlaf gekrochen...10 Hendrik Hellmer Räume mit Spiegeln beleuchten, geht das?...13 Kaspar Schlösser und Eva Steiner Quecksilber in Energiesparlampen ökologisch oder gefährlich? Wissenschaftlicher Beirat Impressum....21

4 Papermint 3 / Mai 2011 Seite 4 Wenn Du nicht ehrlich bist. dann holt Dich der Plagiatsjäger. So oder so ähnlich könnten die Mütter heutzutage kleine Nachwuchsforscher erschrecken. Seit (Pseudo-) Wissenschaftler wegen ihrer zweifelhaften Zitierpraktiken mit rasender Geschwindigkeit im Internet öffentlich bloß gestellt werden, wird den schwarzen Schafen in der Forschergemeinde der Boden unter den Füßen recht heiß. Ist insgesamt das Risiko zu groß geworden, dass einen die Sünden der Jugend früher oder später unweigerlich einholen? Sollte man seine Forschungsergebnisse also besser am besten gar nicht mehr veröffentlichen, schließlich kann einen dann auch niemand kritisieren? Die Antwort lautet eindeutig Nein! Die Publikation der Ergebnisse ist genauso wenig von der wissenschaftlichen Arbeit zu trennen wie das Ernten vom Säen. Ohne die Veröffentlichung der Ergebnisse bleibt jede Forschung hohle Selbstbeschäftigung. Jede kritische Diskussion neuer Ideen und Theorien in der Forschungsgemeinde unterbliebe. Damit ginge die zentrale Stärke menschlichen Forschungsstrebens verloren: die gegenseitige Befruchtung durch die Gedanken und Erkenntnisse Anderer und die schneeballartige Weiterentwicklung des Wissens. Jede Forschungsarbeit muss drei Phasen durchlaufen. Am Anfang stehen die Beobachtung eines unerklärlichen Phänomens und der Versuch seiner theoretischen Erklärung oder eine Prognose auf der Basis einer Theorie. Daraus werden eine oder mehrere Hypothesen für die wissenschaftliche Forschung entwickelt. In der zweiten Phase folgen die konkrete Durchführung der Forschung beispielsweise in Form von Experimenten oder Studien. Sie endet mit der Erhebung der Befunde sowie ihrer Bewertung und Interpretation anhand der Hypothesen. Die dritte Phase schließlich beinhaltet die sorgfältige Dokumentation der Forschung mit ihren Ergebnisse und deren Publikation. Oft werden andere Mitglieder der Forschungsgemeinde versuchen die Befunde zu reproduzieren und die Ergebnisse kritisch überprüfen, um sie zu bestätigen oder zu verwerfen. Erst dann ist der wissenschaftliche Erkenntnisprozess abgeschlossen. Keine der eben beschriebenen Phasen ist auch nur ansatzweise verzichtbar oder weniger wichtig als die anderen Schritte. Leider kommt die Publikation aber mitunter ein wenig zu kurz, wenn sich junge Nachwuchswissenschaftler/innen mit Forschungsthemen auseinandersetzen. Wir sind gefordert dies zu ändern, unseren engagierten jungen Wissenschaftler/innen zu vermitteln, dass die Publikation der Ergebnisse selbstverständlicher, unverzichtbarer Bestandteil jeder wissenschaftlichen Betätigung ist. Genau hier setzt PAPERMINT an. Wir bieten den jungen Forscher/innen eine Plattform, auf der sie ihre Arbeitsergebnisse unkompliziert und gemäß der notwendigen Standards veröffentlichen können. Heute erscheint die dritte Ausgabe. Auch dieses Mal haben junge Forscher/innen auf wirklich faszinierende Weise wieder eine breite Palette unterschiedlichster Fragestellungen bearbeitet. Die Resultate sind überzeugend. Wir gratulieren unseren jungen Autor/innen zu ihren tollen Arbeiten. Dr. Bodo Stange

5 Papermint 3 / Mai 2011 Seite 5 Jugend forscht 2011 Auch in diesem Jahr besuchte die Redaktion von PAPERMINT wieder zahlreiche Regional- und Landeswettbewerbe der wichtigsten Einrichtung für Jungforscher in Deutschland. Dabei blieben viele interessante Eindrücke zurück, die Hoffnung auf die Zukunft der Forschung machen. ber Teilnehmer hatten sich in diesem Ü Jahr mit deutlich mehr als 5000 Projekten bei Jugend forscht angemeldet so viel wie noch nie in der 46-jährigen Geschichte des Wettbewerbs. Unter dem Motto Bring frischen Wind in die Wissenschaft setzten die SchülerInnen und Auszubildenden Segel in Richtung unerforschter Gebiete der Kategorien Arbeitswelt, Biologie, Chemie, Geo- und Raumwissenschaften, Mathematik/Informatik, Physik und Technik. Es stellte sich heraus, dass der Entdeckergeist der neugierigen Nachwuchswissenschaftler nicht nur in Zukunft wichtige Beiträge zur aktuellen Forschung liefern kann. Dabei fiel auf, dass bei aller Spannung auf die Entscheidungen der Jurys das Zusammentreffen und der fachliche Austausch zwischen den Jugendlichen im Vordergrund stand. Die Redaktion von PAPERMINT unterhielt sich mit etlichen Jungforschern über deren spannende Projekte und war wieder einmal begeistert von der wissbegierigen Atmosphäre auf den Veranstaltungen. Hier stellen wir einige Wettbewerbe, Projekte und Eindrücke vor. Landeswettbewerb Niedersachsen Vom 14. bis 16. März trafen sich 73 Teilnehmer mit 41 Projekten in der Technischen Universität in Clausthal-Zellerfeld. Diese hatten sich bei den Regionalwettbewerben in Niedersachsen, bei denen noch die fünffache Anzahl angetreten war, qualifiziert. In freudiger Erwartung der Siegerehrung präsentierten die Jungforscher ihre Projekte am letzten Tag der Öffentlichkeit. Abb. 2: Anna Sophia Rokitta und Bianca Böhm Neben den vielen Besuchern ließ sich auch PA- PERMINT die Beiträge erklären und war fasziniert von den Einblicken in umfassende und ambitionierte Forschungsprojekte, z.b. einer Untersuchung zur Permeabilität von Eierschalen von Anna Sophie Rokitta und Bianca Böhm (Abb. 2). Die beiden Clausthaler Schülerinnen legten die beiden Eihäute unter der Schale von Hühnereiern frei und prüften sie auf ihre Durchlässigkeit. Mit dieser anspruchsvollen Analyse unter Beachtung wissenschaftlicher Standards der Biologie ließen sie die anderen fünf Mitbewerber ihrer Kategorie hinter sich und dürfen nun im Mai 2011 zum finalen Bundeswettbewerb nach Kiel reisen. Abb. 1: Präsentation in der Aula der TU Clausthal alle Fotos: Jan Philipp Stange Abb. 3: Andrea Bohse und Ines Dedeke

6 Papermint 3 / Mai 2011 Seite 6 Grund zum Feiern hatten auch Andrea Bohse und Ines Dedeke (Abb. 3). Sie hatten auf natürlicher Basis ein Haarfärbemittel entwickelt, das die Kolorierung über den ph-wert regelt. Dafür sprach ihnen die Jury den ersten Preis im Bereich Chemie sowie den Sonderpreis des Kultusministeriums zu. Sie bedankten sich, indem sie dem Juror Eckhard Müller kurzerhand den Bart gelb färbten (Abb. 4). Dieses Engagement prämierte die Jury mit dem Sonderpreis für Umwelttechnik sowie einem Forschungspraktikum. Solche nachhaltigen Projekte sowie die Beharrlichkeit einiger Nachwuchswissenschaftler schreiben äußerst erfreuliche Kapitel in der Erfolgsgeschichte von Jugend forscht. Abb 4.: Eckhard Müller bekennt Farbe Abb 5: Ali Karaca uns seine Versuchsanordnung Die Redaktion von PAPERMINT traf auch einige bekannte Gesichter wieder. Ali Karaca, der in unserer ersten Ausgabe eine bis dato weithin anerkannte These zur Eisensulfidsynthese widerlegt hatte, ging in diesem Jahr mit einem ebenso ambitionierten Projekt an den Start. Mit der intelligenten Nutzung natürlicher Vorgänge wie Elektrolyse und Osmose plant er in einem langfristigen Versuch die Klärschlammentwässerung zu revolutionieren, die bislang nur unter Einsatz chemischer Substanzen betrieben wird. Auch Moritz Pflanzer und Simon Stückemann, die in der ersten Ausgabe von PAPERMINT eine Arbeit über das Benfordsche Gesetz publiziert hatten, erhielten einen Sonderpreis für ihre Nutzbarmachung von Algorithmen zur automatischen Komposition von Musik. Die Siegerehrung bildete den feierlichen Abschluss einer gelungenen Veranstaltung, bei der sich nicht nur die 14 Sieger über ihre Teilnahme am Bundeswettbewerb freuen durften.

7 Papermint 3 / Mai 2011 Seite 7 Landeswettbewerb Bremen In Bremen fand der Landesentscheid zeitgleich zum Niedersächsischen Wettbewerb statt. Die Fahrt der Redaktion zog den ökologischen Fußabdruck in Mitleidenschaft, wie Nora Kaup mit ihrem entwickelten Programm vorrechnete (Abb. 6). Dafür bekam sie den Sonderpreis Mädchen und Technik und PAPERMINT ein schlechtes Gewissen. Vor dem Hintergrund der Katastrophe in Fukushima regen ihre Ergebnisse zur Nachdenklichkeit an, denn im Handel erhältliche Pilze aus osteuropäischen Gebieten nahe Tschernobyl überschreiten noch heute teilweise die zulässigen Richtlinien. Sie veröffentlichen ihre Arbeit in der nächsten Ausgabe von PAPERMINT. Abb. 6: Nora Kaups Carbon Footprint Calculator Abb. 8: Marvin Kellner Der Bremer Landeswettbewerb wurde von Airbus ausgerichtet. Entsprechende Sicherheitskontrollen mussten von den Jungforschern passiert werden. Im Gegenzug eröffneten sie Neugierigen Einblicke in ihre Projekte. Ungeahnt aktuell war das Thema von Till Brüning und Benedikt Gahr, die die Langzeitbelastung von radioaktiv verstrahlten Pfifferlingen untersuchten (Abb. 7). Abb. 7: Till Brüning und Benedikt Gahr Viel Zuspruch fand die Forschung von Marvin Kellner und Vanessa Schmidt (Abb. 8). Sie untersuchten die Byssusfäden von Miesmuscheln, die den Schalentierchen zur Kontrolle der Fortbewegung dienen. Diese übertreffen Elastizität und Härte von Spinnenweben, was sie für die Verwendung als Klebstoff prädestiniert. Die beiden jungen Wissenschaftler suchten nach einem Verfahren, die Muscheln in der Produktion der Fäden anzuregen und diese dann abzutrennen, ohne dass die Tiere davon Schaden nehmen. Für ihre Ergebnisse, die herkömmliche Methoden der Gewinnung preislich um 90 % reduzieren können, erhielten sie einen Preis. Das gleiche Problem hatten sich Krystian Lange, Jan Gewieß und Marek Biermann gestellt. Sie gingen jedoch einen ganz anderen Forschungsweg und entwickelten eine Möglichkeit, wie man den Klebstoff synthetisch herstellen könnte. Damit konnten sie die Kategorie Chemie für sich entscheiden und dürfen wie zehn andere Jungforscher in Kiel auf den Bundessieg hoffen. Zahlreiche weitere Projekte zeugen vom Erfindungsreichtum der Bremer Schüler. Hendrik Hellmer untersuchte das Stromsparpotential von Spiegeln, die geschickt angebracht Lichtquellen ersetzen können. Sein Projekt dokumentiert er in dieser Ausgabe auf Seite 13.

8 Papermint 3 / Mai 2011 Seite 8 Dem akustischen Phänomen der Rückkopplung wurde von Nicolas Schmid technisch begegnet (Abb. 9), Alexander Wabnik versuchte empirisch einen Weg zu finden, seinen Vater im Kniffeln zu besiegen (Abb. 10) und Katharina Hildebrandt mit Anna Hillmer untersuchten die Bedrohung einer eingewanderten Krabbenart aus Fernost für die Herrschaft der einheimischen Art im Wattenmeer (Abb. 11). Felix Schreiner erregte Aufsehen mit einem unbekannten Fluggerät, dem fliegenden Torus (Abb. 12). Die hoch anspruchsvolle Konstruktion aus einer Spezialfolie mit Propellerantrieb hob dann zwar wegen technischer Schwierigkeiten leider doch nicht ab, aber der Landeswettbewerb unter dem Dach des Flugzeugbauers animierte viele Jungforscher zu Höhenflügen. Abb. 9: Nicolas Schmid Abb. 12: Felix Schreiner und der (f)liegende Torus Landeswettbewerb Hamburg Abb. 10: Alexander Wabnik Auch in Hamburg ging es hoch her. Der ehemalige Astronaut und A380-Testpilot Klaus-Dietrich Flade war nicht nur Juror, sondern hielt auch einen Vortrag, in dem er die jungen WissenschaftlerInnen an seinen Erfahrungen Teil haben ließ (Abb. 13). Schließlich konnten sieben junge WissenschaftlerInnen eine der begehrten Fahrkarten zum Bundeswettbewerb ergattern. Die Entscheidung fiel der Jury schwer, denn auch in Hamburg konkurrierten exzellente Projekte um den Sieg. Abb. 13: Klaus-Dietrich Flade Abb. 11: Katharina Hildebrandt und Anna Hillmer (1. Platz Biologie) Ihre Untersuchung von Energiesparlampen auf Quecksilber veröffentlichen Kaspar Schlösser und Eva Steiner in dieser Ausgabe von PAPERMINT

9 Papermint 3 / Mai 2011 Seite 9 auf Seite 18. Sarah Fennell und Linn Kittlitz haben einen Duftwecker entwickelt, der das Aufwachen und Einschlafen durch spezifische Gerüche erleichtert. Sie stellen ihre Forschung auf Seite 10 vor. Charlotte und Frederic Haselon sowie Lennart Hermanussen vom Gymnasium Eppendorf widmeten sich in einer aufwändigen spektroskopischen Analyse den Auswirkungen der Kombination unterschiedlicher Arten von Lichtquellen (Abb. 14). Mit ihren Ergebnissen konnten sie Richtlinien formulieren, wie man mit der steigenden Vielfalt von elektrischen Lichtsorten umgehen kann. Abb. 14: Keep shining, keep smiling? Das Engagement der Teilnehmer der diesjährigen Wettbewerbe von Jugend forscht ist beispiellos. Bei der Betrachtung dieser außerschulischen, leidenschaftlichen Betätigung in naturwissenschaftlichen und technischen Bereichen braucht einem um die Zukunft nicht bange werden. PAPERMINT hofft, auch auf dem Bundeswettbewerb vom 19. bis 22. Mai 2011 viele Talente zu treffen, deren Forschungsprojekte ebenso spannend sind.

10 Papermint 3 / Mai 2011 Seite 10 Sarah Fennell und Linn Kittlitz Wer's zuerst gerochen, der ist schon in den Schlaf gekrochen Besserer Schlaf durch Düfte im Rahmen des Jugend forscht - Wettbewerbs 2011 wurde der Einfluss von ausgewählten Duftstoffen auf das Einschlafen und Aufwachen von Menschen erforscht und im Zuge dessen ein sogenannter Duftwecker entwickelt. Die Idee für unser Projekt kam mir, Sarah, als ich kurz nach den schriftlichen Abiturprüfungen im Februar 2010 abends im Bett lag und einzuschlafen versuchte. Ich fragte mich, wie ich diesen Prozess des Einschlafens beschleunigen und was ich tun könne, damit ich morgens rechtzeitig wieder wach sei, ohne Hilfe von Schlafmitteln und verstärkter Koffeinzufuhr. Wir beschlossen kurzerhand nach einer natürlichen Alternative zu suchen. Nach intensiverer Auseinandersetzung mit dem Thema Einschlafen und Aufwachen wurde deutlich, dass die aktuell existierenden Hilfsmittel auf natürlicher Basis ihren Fokus auf die menschliche Geräusch- und Lichtempfindlichkeit richten. Der Geruchssinn wurde jedoch kaum mit dem Einschlaf- und Aufwachverhalten des Menschen in Verbindung gebracht. Dies weckte unser Interesse. Es ist bekannt, dass der menschliche Körper verschiedenen Aktivitätsrhythmen folgt, die wiederum durch Hormonfreisetzung gesteuert werden. Dies hängt eng mit der Aktivität der sogenannten inneren Uhr ab, die von einem kleinen Teil des Gehirns (Nukleus suprachiasmaticus) oberhalb der Mündung der Sehnerven gebildet wird. Da Licht, welches auf die Netzhaut fällt, direkten Einfluss auf die Hemmung der Produktion des Schlafhormons Melatonin hat, hat die Firma Philips in diesem Zusammenhang einen Wecker entwickelt, der graduell zur gewünschten Weckzeit Licht abgibt und heller wird, um so das Aufwachen zu erleichtern. Auch Geräusche werden beim Schlafen generell als störend empfunden, was herkömmliche Wecker effektiv macht, das Aufwachen in biologischer Hinsicht aber nicht erleichtert. Das limbische Zentrum Bei uns Menschen spielen Düfte eine wichtige Rolle in der Gefühlswelt und können quantitativ messbare, psychophysikalische Auswirkungen haben. Nervenimpulse, die durch einen Duftreiz entstehen, wirken im limbischen Zentrum des Gehirns, welches den ältesten Teil des Großhirns darstellt. Das limbische Zentrum, auch Riechhirn genannt, ist für die Steuerung unserer Emotionen und der Erinnerungen zuständig. Außerdem arbeitet das limbische Zentrum eng mit dem vegetativen Zentrum des Gehirns zusammen, welches wiederum für alle autonomen Steuerungen wie Herzaktivität, Atmung, Verdauung und Appetit zuständig ist. Zusammenfassend kann man also sagen, dass Duftstoffe direkten Einfluss auf unser Empfinden und Wohlbefinden haben und gleichzeitig auf das vegetative System unseres Körpers wirken. Der Selbsttest Um nun festzustellen, ob bestimmte Duftstoffe den Prozess des Einschlafens beschleunigen können bzw. das Aufwachen durch Düfte erleichtert werden kann, planten wir eine zweiwöchige Studie mit fünf Probandinnen im Alter von Jahren. Umfassende Recherchen führten dazu, dass unsere Wahl auf ein Lavendel- Bergamottöl als Einschlafduftstoff und ein Zitronengrasöl als Aufwachduft fielen. Lavendel und Bergamottöl verfügen über eine beruhigende, stresslindernde Wirkung - Zitronengras hingegen wirkt stimulierend. So erhofften wir uns, dass durch das Lavendelölgemisch eine verkürzte Einschlafphase auftreten und unsere Herzfrequenz schneller herabgesetzt würde. Von dem Zitronengras erhofften wir uns eine erquickende, belebende Wirkung, die die Spanne zwischen dem Aufwachen und dem klaren Bewusstsein verkleinern würde. Den nächsten Gedanken widmeten wir der Gestaltung der Verabreichung. Wir entschieden uns schlussendlich für ein Duftspray, das leicht in der Handhabung ist. Die ausgewählten ätherischen Öle wurden zur Verdünnung mit 20ml 70%- Isopropylalkohol gemischt, für jede Probandin jeweils ein Fläschchen mit Lavendel und eins mit Zitronengrasduft. Bei der Wahl des Mischverhältnisses vertrauten wir auf die eigene Geruchswahrnehmung.

11 Papermint 3 / Mai 2011 Seite 11 dem Einleiten des Aufwachens verbunden haben. Alles in allem stufen wir unser Projekt als gelungen ein, da die Probanden und wir den Einbezug der Duftstoffe in den Alltag als bereichernd und nützlich empfanden. Die Alltagstauglichkeit Abb. 1: Herstellung des Duftsprays Foto: Sarah Fennell Die Auswertung Unsere zweiwöchige Studie haben wir im Dezember 2010 begonnen. Zunächst mussten die Probanden ohne den Einsatz unserer Duftstoffe ihr Einschlaf- und Aufwachverhalten beobachten und an Hand unseres Fragebogens auswerten. Anschließend folgte eine Woche der Beobachtung unter Einfluss der zwei ausgewählten Düfte. Der Fragebogen beinhaltete elementare Fragen zum Schlafempfinden, wobei die wichtigste hierbei die Frage nach der Einschlaf- bzw. Aufwachschwierigkeit auf einer Skala von 1 (sehr schwer) bis 10 (sehr leicht) darstellte. Alle fünf Probandinnen im Alter wiesen in dem ersten Teil der Studie ein ähnliches Verhalten auf. So schliefen drei von fünf im Durchschnitt 8,5 Stunden. Eine Probandin brauchte mit durchschnittlich 9,5 Stunden etwas mehr Schlaf. Probandin Nummer 5 hatte im Durchschnitt nur sieben Stunden geschlafen. Auffällig waren gesonderte Verhaltensweisen am Wochenende. So schliefen alle Probandinnen bis zu 2,5 Stunden länger als unter der Woche und gaben als Aufwachgrund,,ausgeschlafen'' an. Nach Auswertung der Fragebögen ließ sich feststellen, dass alle Probanden das Einschlafen und Aufwachen mit Dufteinfluss als sehr angenehm empfunden haben. Aus den Ergebnissen der jeweiligen Wahrnehmung der Einschlaf- bzw. Aufwachschwierigkeiten der Probanden ließ sich ebenfalls ein allgemein positiver Effekt auf das Einschlaf- und Aufwachverhalten erkennen. Ob dies tatsächlich auf die beruhigende bzw. stimulierende Wirkung der Duftstoffe zurückzuführen ist oder aber der sogenannte Placebo-Effekt eingetreten ist, ließe sich nur mit weiteren, wissenschaftlichen Erfassungen belegen. Die im Laufe der Woche nach Empfinden der Probanden steigende Wirkung der Duftstoffe legt nahe, dass ein Lernprozess statt fand. Hierbei könnten die Probanden Assoziationen von dem Duftstoff Zitronengras mit Während der Studie machten wir uns Gedanken, wie man Duftstoffe auch im Alltag für den eigenen Schlaf nutzen könnte, ohne auf die Hilfe einer zweiten Person, die vor der gewünschten Weckzeit das Spray im Schlafzimmer anwendet, angewiesen zu sein. Als erstes kam uns der Gedanke eines Duftweckers, der jedoch nur eine Schlafphase beeinflussen würde. Wir wollten weiter gehen und einen zeitgesteuerten Duftventilator entwickeln, damit man sowohl den Faktor Einschlafen als auch das Aufwachen beachten und beide Duftstoffe separat von einander gebrauchen könne. Bau eines zeitgesteuerten Duftventilators Duftventilatoren gibt es im Fachhandel und sind jeweils für einen Duftstoff angedacht. Wir bestellten 2 Duftventilatoren im Internet, die jeweils für einen Duftstoff geeignet waren. Im Inneren der sogenannten,,aroma mouse'' befinden sich Vliesplättchen, die mit dem erwünschten Duftstoff beträufelt werden. Jeweils ein Duftventilator wurde mit einem Duftstoff versorgt. Abb. 2: Der zeitgesteuerte Duftventilator im Alltag Foto: Sarah Fennell Anschließend wurde zwischen Mehrfachsteckdose und Duftventilator eine Zeitschaltuhr geschaltet. Diese ist leicht zu bedienen und sorgt dafür, dass der Luftventilator zu einer gewählten Zeit mit Strom versorgt wird und arbeiten kann. Der Duftventilator arbeitet geräuscharm, ist sehr leicht zu bedienen und das Design ist schlicht. So

12 Papermint 3 / Mai 2011 Seite 12 kann man 30 Minuten vor Beginn des Zubettgehens den Duftventilator für ca. eine Stunde aktivieren und die Zeitschaltuhr des anderen Duftventilators so einstellen, dass man bereits 30 Minuten vor der gewünschten Weckzeit angenehm aus dem Schlaf geholt werden kann. Mit Hilfe der Zeitschaltuhren kann ein beliebig langes Duftintervall stattfinden und die Bedürfnisse im Alltag optimal erfüllen. So funktioniert der Duft-Ein-und-Aufwach-Begleiter ganz von allein und benötigt nicht die Hilfe einer weiteren Person. Leicht in der Handhabung kann dieser zeitgesteuerte Duftventilator die alltäglichen Schlafrituale wunderbar ergänzen. Für die Zukunft Abschließend möchten wir darauf verweisen, das wir bei unserem Projekt trotz größtmöglicher Sorgfalt auf Schwierigkeiten gestoßen sind, welche die Ergebnisse maßgeblich beeinflusst haben können und die es in Zukunft zu beheben gilt. Zum einen garantieren eine größere Probandenanzahl und die Durchführung einer Langzeitstudie differenziertere Ergebnisse, was in diesem Ausmaß aufgrund fehlender finanzieller Mittel und mangelnder Zeit leider nicht möglich war. Aufgrund fehlender Fachkenntnisse konnten keine vollständigen psychologischen sowie physiologischen Profile der Probanden erstellt werden. Dies lässt bedauerlicherweise individuelle Geruchsempfindlichkeiten außer Acht, die von Bedeutung sein könnten. Darüber hinaus wäre eine genauere Überwachung der Probanden während der Einschlaf- und Aufwachphase nötig. Ursprünglich geplant war ein Besuch in einem Schlafinstitut, bei dem die Gehirnaktivität der Probanden unter Einfluss der Duftstoffe überwacht und ausgewertet werden sollte. Leider mussten wir auch hier feststellen, dass die Forschung nur so weit reicht wie die zur Verfügung stehenden finanziellen Mittel. Außerdem ist nicht auszuschließen, dass bei den Probanden bei der Selbsttestdurchführung der sogenannte Placebo-Effekt eintrat und somit die subjektive Wahrnehmung positiv beeinflusst wurde. Nicht zuletzt ausgelöst durch unseren, im Nachhinein verbesserungswürdigen Fragebogen, der an der einen oder anderen Stelle etwas unklar und zum Teil wertend formuliert war. Die eigens hergestellten Duftgemische lassen insofern Raum für Verbesserung, als dass sie auf die individuellen Geruchssensibilitäten der einzelnen Probanden abgestimmt werden könnten. Literaturverzeichnis: (1) Der menschliche Körper, Neuer Bildatlas der Anatomie, Dorling Kindersley, München, 2008 (2) Düfte- Signale der Gefühlswelt, Ohloff, 2004 (3) Linder Biologie, 21. Auflage, Schroedel Verlag GmbH, 1998 (4)http://www.newscenter.philips.com/de_de/stan dard/about/news/press/elektro_hausgeraete/ _Entspannt_und_natuerlich_aufwachen_mit_ dem_lichtwecker.wpd [Stand ] (5) [Stand ] Über die Autorinnen: Sarah Fennell (20) und Linn Kittlitz (20) haben 2010 das Helene-Lange-Gymnasium mit dem Abitur abgeschlossen und möchten in Zukunft Medizin studieren. Die Teilnahme an Jugend forscht war ein Freizeitprojekt und hat ihnen großen Spaß gebracht.

13 Papermint 3 / Mai 2011 Seite 13 Hendrik Hellmer Räume mit Spiegeln beleuchten, geht das? Mit meinen Experimenten wollte ich die Frage beantworten, ob man mit dem Lichtstrahl einer künstlichen Lichtquelle und geschickt angeordneten Spiegeln Räume ausreichend beleuchten kann. Ich habe herausgefunden, dass dies nur mit großen Helligkeitsverlusten möglich ist. Jedoch können an den Wänden angebrachte Spiegel die Helligkeit des Raumes insgesamt erhöhen. Die Baumeister der Schlösser von König Ludwig II. wussten eben schon, dass man durch Planspiegel Räume nicht nur größer, sondern auch heller erscheinen lassen kann. E ines Abends ist mir aufgefallen, dass an der Decke des Schlafzimmers meiner Eltern im Vergleich zur Umgebung zwei hellere Lichtflächen waren, die ungefähr der Form der Spiegel am Wandschrank entsprachen und wohl durch die Reflexion des Lichts an den Spiegeln hervorgerufen wurden. Damals habe ich mich gefragt, ob man die Helligkeit in einem Raum durch Spiegel erhöhen könne und welche Spiegel für solch eine Beleuchtung wohl am besten geeignet wären. Denn durch die Spieglung an der Decke wirkte der gesamte Raum heller. Vielleicht kann auch bei der Beleuchtung von Räumen Energie gespart werden, indem die Helligkeit weniger Lichtquellen (oder auch nur einer) durch die Verwendung von Spiegelflächen so erhöht wird, dass im ganzen Raum zum Beispiel gelesen werden kann. Um all die Fragen zu beantworten, hatte ich mir anfangs vorgenommen, in Abhängigkeit von verschiedenen Lichtquellen die Eigenschaften von Spiegeln und deren Reflexionen zu erforschen. Bald musste ich jedoch feststellen, dass es allein mit der Glühbirne so viele Fragen und Experimente gibt, dass ich mich auf wenige Experimente mit der Glühbirne als Lichtquelle beschränken musste. Da Glühbirnen einen Kolben aus Glas besitzen, Lampen oft einen gläsernen Schirm haben und ein Spiegel zum größten Teil aus Glas besteht, wollte ich zuerst herausfinden, ob die Art des Glases einen Einfluss auf die Helligkeit der Lichtquelle und auf die Reflexion des Spiegels hat. Der Versuchsaufbau Ein wichtiger Gegenstand meiner Experimente war eine Lichtbank, die aus einer 1,2 m - langen Metallschiene bestand und auf der man Ständer beliebig verschieben konnte (Abb. 1). An einem Ende der Lichtbank befand sich, an einen separaten Ständer geschraubt, eine 6 - Volt - Glühlampe. Abb. 1: Die vollständig aufgebaute Lichtbank mit Spiegel, Glasträger und Glühlampe. Vor der Lichtbank liegen Wasserwaage und Luxmeter. Die Messungen führte ich in dem ehemaligen Fotolabor des Lloyd Gymnasiums durch. Diesen Raum kann man vollständig verdunkeln. Die Messungen führte ich mit einem Luxmeter [1] durch. Luxmeter werden beispielsweise zur Messung der Beleuchtungsstärke (Lux (lx) = Lumen/ Quadratmeter) an Arbeitsplätzen oder Straßenbeleuchtungen eingesetzt. Mit dem Luxmeter wird, unabhängig von Ausdehnung und Richtung der Lichtquelle, die Beleuchtungsstärke (= Helligkeit) auf einer Fläche gemessen [2]. Weitere Gegenstände meiner Versuche waren verschiedene kleine Glasscheiben (einfach, doppelt, trüb, beschichtet), eine weiße Metallscheibe, ein optischer Planspiegel, ein Konvexspiegel und ein Konkavspiegel. Konvexspiegel streuen je nach Wölbung unterschiedlich stark. Sie werden im Straßenverkehr eingesetzt, um zum Beispiel Straßen gut zu überblicken. Den Konkavspiegel kann man mit einer konkaven Linse vergleichen. Er bildet also das Licht von einem weiten Bild auf ein deutlich kleineres Sichtfeld.

14 Papermint 3 / Mai 2011 Seite 14 Mit und ohne Glaskörper im Lichtstrahl In diesem Versuch wurde zuerst die Beleuchtungsstärke in verschiedenen Abständen ( cm) zur Lichtquelle gemessen. Danach habe ich in einem Abstand von 10 cm die verschiedenen Glasscheiben eingesetzt und wieder die Beleuchtungsstärke in den Abständen ( cm) zur Lichtquelle gemessen (Abb. 2). Abb. 2: Schematische Darstellung des ersten Versuchs mit Lichtquelle (Glühbirne), Lichtbank und verschiedenen Glasarten im gleichbleibenden Abstand von 10 cm von der Lichtquelle. Das Luxmeter befand sich in verschiedenen Abständen zur Lichtquelle. Im Verlauf der ersten cm nehmen die Werte sehr stark ab. Im Bereich cm gibt es kaum noch eine Änderung. Bei einem Abstand von 20 cm ist die Beleuchtungsstärke ~15% und bei einem Abstand von 100 cm nur noch ~10% von dem Wert direkt an der Lichtquelle, der 15 lx betrug. Der Verlauf der Beleuchtungsstärke-Kurve ist für die Fälle mit Glaskörpern im Lichtstrahl (Abb. 3) ähnlich wie im Versuch ohne Glaskörper. Die Werte sind jedoch für Glaskörper im Lichtstrahl teilweise um 20% niedriger. Bei trübem Glas nimmt die Beleuchtungsstärke erheblich mit dem Abstand zur Lichtquelle ab. Beim Abstand von 20 cm ist der Wert schon um ~50% geringer als beim Direktstrahl. Dabei ist es egal, welche Seite (rau oder glatt) angestrahlt wird. Die Folie im Doppelglas hat keinen Einfluss auf die Beleuchtungsstärke, da der Verlauf der Kurve und die Werte ähnlich sind wie für Einfachglas. Auch für beschichtetes Glas ist der Verlauf der Kurve ähnlich wie für Einfach- und Doppelglas, jedoch sind die Werte fast alle etwas kleiner. Alle Ergebnisse zeigen, dass die Beleuchtungsstärke mit dem Abstand zur Lichtquelle abnimmt. Dies erkläre ich mir so, dass das Licht sich auf einer Kugelschale ausbreitet, deren Fläche mit dem Abstand zur Lichtquelle immer größer wird wie die Fläche eines Ballons, den ich aufblase. Das Licht wird also auf eine immer größer werdende Fläche verteilt und da kein Licht hinzukommt, wird die Helligkeit mit zunehmendem Abstand zur Lichtquelle immer geringer. 2,5 Ich war überrascht, wie sehr die Beschaffenheit der Oberfläche die Lichtdurchlässigkeit beeinflusst. Nun konnte ich auch verstehen, wie schwierig es ist, die richtige Fensteroberfläche zu finden, damit die Lichtstrahlen z.b. in einem Büro nicht blenden, aber noch genug Licht durch das Fenster kommt, um die Arbeitsplätze gut zu beleuchten. Reflektierende Flächen parallel zum Lichtstrahl Beleuchtungsstärke (lx) 2 1,5 1 ohne einfach In diesem Versuch wurden parallel zur Lichtbank und damit auch parallel zum Lichtstrahl reflektierende Flächen (weiße Fläche, Plan-, Konkav- und Konvexspiegel) verschoben (Abb. 4). 0,5 doppelt trübe beschichtet Abstand zur Lichtquelle (cm) Abb. 3: Einfluss des Abstands zur Lichtquelle auf die Beleuchtungsstärke ohne und mit Glaskörper im Direktstrahl (Einfallswinkel = 0 ). Jeder Punkt ist der Mittelwert von fünf Messungen. Abb. 4: Schematische Darstellung des zweiten Versuchs mit Lichtquelle (Glühbirne), Lichtbank, verschiedenen reflektierenden Flächen, die parallel (im Abstand b von 24 cm) zum Lichtstrahl verschiebbar waren. Das Luxmeter befand sich immer im Abstand von 1 m zur Lichtquelle.

15 Papermint 3 / Mai 2011 Seite 15 Da das Luxmeter für das Experiment immer einen Meter von der Lichtquelle entfernt stand, verglich ich die Ergebnisse nur mit dem Wert beim Abstand 100 cm des Experiments Direkter Lichtstrahl (Abb. 5). Es ist erstaunlich, dass selbst eine weiße Fläche, wenn sie nahe genug an der Zielfläche (mein Luxmeter) steht, dort eine größere Helligkeit verursacht als der direkte Lichtstrahl. Der Wert wird jedoch noch vom Planspiegel übertroffen, der die Helligkeit um etwa 4% erhöht (Abb. 5). Weniger wundere ich mich darüber, dass durch einen Konkav- und Konvexspiegel kaum zusätzliches Licht auf die Zielfläche gelenkt wird. Dies liegt daran, dass der Konkavspiegel das Licht bündelt und daher kleinere Flächen beleuchtet, die meist außerhalb des Bereichs der Lochblende lagen. Der Konvexspiegel streut das Licht stärker und beleuchtet somit eine größere Fläche mit geringer Helligkeit. Interessant wäre es herauszufinden, ob zwei parallele Spiegel die Helligkeit um das Doppelte, drei Spiegel sie um das Dreifache etc. erhöhen würden. Sicherlich hängen nicht umsonst an den Wänden der Ballsäle in den Schlössern so viele Spiegel. somit das Licht stark gestreut wurde. Je weiter die Fläche vom Luxmeter entfernt war, desto weniger Licht erreichte mein Messgerät. Reflexion an reflektierenden Flächen In diesem Versuch wurden wieder parallel zur Lichtbank reflektierende Flächen (weiße Fläche, Plan-, Konkav- und Konvexspiegel) verschoben, doch wurden sie nun direkt angestrahlt (Abb. 6). Dabei betrug der Lichtweg (Lichtquelle-Spiegel und Spiegel-Luxmeter) immer 100 cm, um so die Ergebnisse mit dem des Experiments Direkter Lichtstrahl (rote Zahl in Tab. 1) vergleichen zu können. Beleuchtungsstärke (lx) 1,55 1,5 1,45 1,4 1,35 1,3 Direktstrahl Fläche Planspiegel Konkav Konvex Position der refelektierenden Fläche (cm ) Abb. 5: Einfluss der Position von reflektierenden parallelen Flächen bei Direktstrahl (Einfallswinkel = 0 ) auf die Beleuchtungsstärke in einem Meter Abstand von der Lichtquelle. Jeder Punkt ist der Mittelwert von fünf Messungen. Die Position der reflektierenden Fläche parallel zur Lichtbank (Abb. 5) beeinflusst kaum die Beleuchtungsstärke. Für alle Spiegel liegen die beobachteten Schwankungen im Bereich der Messungsgenauigkeit meines Luxmeters (+5%). Die geringeren Werte für kleine Abstände der weißen Fläche von der Lichtquelle kommen sicherlich zu Stande, weil die weiße Oberfläche rau war und Abb. 6: Schematische Darstellung des dritten Versuchs mit Lichtquelle (Glühbirne), Lichtbank sowie parallel zur Lichtbank verschiebbare (im Abstand von 24 cm) reflektierende Flächen im Lichtstrahl. Das Luxmeter war so in einem Abstand von der Lichtquelle, dass der Weg Lichtquelle Fläche Luxmeter einen Meter betrug. Bei einem Abstand von 44 cm ist Einfallswinkel = Ausfallswinkel = 61 Das wichtigste Ergebnis dieses Versuches ist, dass durch die Reflexion mit Einfallswinkel = Ausfallswinkel = 61 an allen von mir benutzten Flächen die Beleuchtungsstärke auf der Zielfläche am höchsten ist (grüne Zeile in Tab. 1), jedoch ist der Wert geringer als bei dem Versuch des direkten Lichtstrahls (rote Zahl in Tab. 1). Selbst bei der Reflexion am Planspiegel (blaue Zahl in Tab. 1) ist die Beleuchtungsstärke um ~18% geringer. Ich erkläre mir dies mit der Beziehung zwischen angestrahlter Fläche und Beleuchtungsstärke: fällt das Licht schräg auf eine Fläche, so ist die ausgeleuchtete Fläche größer und die Intensität (Helligkeit) demzufolge kleiner. Die relativ hohen Werte für die anderen Positionen des Planspiegels (gelbe Spalte in Tab. 1) müssen durch Streuung am Spiegel zu Stande kommen. Die beiden anderen von mir benutzten Spiegel sind noch viel weniger für die Beleuchtung von Flächen geeignet, da sie entweder das Licht zu stark bündeln (konkav) oder streuen (konvex). Somit habe ich festgestellt, dass die Reflexion an Flächen und Spiegeln die Beleuchtungsstärke vermindert.

16 Papermint 3 / Mai 2011 Seite 16 Abstand (cm) Direkter Lichtstrahl Weiße Fläche - 0,003-0,0086-0,0098 Planspiegel 1,17 1,174 1,198 Konkavspiegel Konvexspiegel 0,001 0,001 1,01 0,062 1,052 0,062 Literaturverzeichnis: [1] Wikipedia: Luxmeter. URL: [Stand ] [2] Wagner, P. : Fotometrie. URL: [Stand ] 60-0,0102 1,02 0,0046 0, Tab. 1: Vergleich der Mittelwerte der Beleuchtungsstärke (lx) der Experimente mit Reflexion an parallel zur Lichtbank verschobenen Flächen. Da der Lichtweg dabei einen Meter betragen sollte, befand sich das Luxmeter in einem Abstand von ca. 87 cm zur Lichtquelle. Bei einem Abstand der reflektierenden Fläche von 44 cm (grüne Zeile) ist Einfallswinkel = Ausfallswinkel = 61. Über den Autor: Fazit Die Experimente haben gezeigt, dass meine Idee, mit Spiegeln Lichtstrahlen einer künstlichen Lichtquelle umzulenken und gezielt Wohnräume zu beleuchten, leider nur mit Helligkeitsverlusten möglich ist und damit für die Wohnraumbeleuchtung nur mit Einschränkungen angewendet werden kann. Jedoch können im Raum angebrachte Spiegel die Helligkeit des Raumes insgesamt erhöhen. Wenn man jedoch bedenkt, dass die Helligkeit der Mittagssonne im Sommer selbst bei bedecktem Himmel lx beträgt, dann würden sicherlich 20% weniger (bei einem Einfallswinkel von ca. 60, siehe Tab. 1) noch ausreichen, um Wohnräume und Arbeitsplätze gut auszuleuchten. Ich vermute, dass durch geringere Einfallswinkel und hochwertigere Spiegel sich die Verluste noch verringern lassen, so dass dann sogar eine Reflexion an mehreren Spiegeln möglich wäre. Für die Praxis haben meine Experimente auch gezeigt, dass die Kolben der Glühbirnen und Lampenschirme möglichst aus einfachem Glas bestehen sollten, um Helligkeitsverluste zu vermeiden. Außerdem sollten die Fenster in Badezimmern nicht aus trübem Glas bestehen, da sonst das Licht gerade im Winter viel früher eingeschaltet werden muss. Weiterhin: durch das Sicherheitsglas im Auto, vergleichbar mit meinem Doppelglas, fällt genau so viel Licht wie durch das Einfachglas; die Sicherheit beeinträchtigt also nicht die Sicht. Hendrik Hellmer (13) besucht in Bremerhaven die 7. Klasse des Lloyd Gymnasiums. Er bedankt sich ganz herzlich für die vielfältige logistische Unterstützung bei seiner Schule und für die Betreuung bei Frau Englert-Thiesen. Hendrik engagiert sich seit zwei Jahren außerhalb der Schulzeit in der Jugend Forscht - AG, spielt auf dem Klavier am liebsten Beethoven und Chopin und hat den 3. Kyu-Grad (grüner Gürtel) im Judo. Dieser Artikel ist ein Auszug aus einer Arbeit, die Hendrik im Rahmen des Bremer Landeswettbewerbes Jugend Forscht 2011 im Bereich Physik mit dem Titel Reflexion des Lichtes an unterschiedlichen Materialien eingereicht hatte. Unter der E- mailadresse kann man die ausführliche Arbeit anfordern.

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18 Papermint 3 / Mai 2011 Seite 18 Caspar Schlösser und Eva Steiner Quecksilber in Energiesparlampen - ökologisch oder gefährlich? Bei unseren Versuchen wollten wir untersuchen, ob Energiesparlampen eine gute Investition für die Umwelt sind oder ob das sich in ihnen befindliche Quecksilber am Ende sogar mehr Schaden verursacht, als man durch den geringeren Stromverbrauch rechtfertigen kann. S eit September 2010 ist die 100-Watt Glühbirne aus den Regalen der Supermärkte verbannt, weitere Glühbirnen sollen folgen. Als alternative, ökologisch nachhaltigere Lampe wurde die Energiesparlampe eingeführt. Die in ihrem Inneren Quecksilber enthaltende Lampe soll den Stromverbrauch um bis zu 80% senken und deswegen umweltfreundlicher sein. Wir fragten uns hingegen, ob das Quecksilber, welches als sehr giftig (T+) und umweltgefährlich (N) gekennzeichnet wurde, tatsächlich eine ökologischere Lösung oder doch gefährlich ist. Weil Quecksilber sehr giftig ist, war es uns wichtig, Nachweise zu liefern ohne die Energiesparlampe zu öffnen. Daher haben wir vier Methoden für den Nachweis von Quecksilber herangezogen, bei denen dies möglich ist. Aufgrund unserer Ergebnisse wurde es uns im Laufe der Bearbeitung des Projektes immer wichtiger, Lösungsansätze und Alternativen zur Energiesparlampe zu finden. Während der Beschäftigung mit der Energiesparlampe stieg außerdem das Interesse, die Öffentlichkeit auf die Gefahren, die sie mit sich bringt, aufmerksam zu machen. Durch falsche Entsorgung von Energiesparlampen gelangen laut Bund jährlich circa 400 Kilogramm Quecksilber in die Umwelt. Größtenteils durch die Müllverbrennung gelangt viel Quecksilber vor allem in Oberflächengewässer. Außerdem nehmen Pilze vermehrt Quecksilber aus dem Boden auf. Durch Mikroorganismen im Wasser und im Boden wird das Quecksilber zu Methylquecksilber umgebaut, welches von den meisten Organismen leicht aufgenommen werden kann, da es fettlöslich ist. Methylquecksilber besitzt die höchste Wassergefährdungsklasse (Wassergefährdungsklasse 3) und gilt somit als stark Wasser gefährdend. Bei den meisten Organismen verursacht es starke Nervenschäden, vor allem Fische sind betroffen. Weitere Wirkungen des Methylquecksilbers auf Tiere sind Nierenschäden, Störungen am Magen-Darm-Trakt, Störungen bei der Fortpflanzung und Veränderung der DNS. Unsere Versuche Folgen von Quecksilber Bei Quecksilber handelt es sich um ein giftiges Schwermetall. Wegen seines hohen Dampfdrucks ist eines der größten Risiken, dass Quecksilberdämpfe mit der eingeatmeten Luft in die Lunge gelangen. Ab einer Menge von 100 µg, die eingeatmet werden, besteht die akute Gefahr einer Quecksilbervergiftung (Merkurialismus). Bei einer akuten Quecksilbervergiftung treten Kopfschmerzen, Übelkeit und Schwindel auf. Außerdem kann es zu einer Schädigung der Hirnfunktionen kommen. Bekannte Langzeitschäden sind Leber- und Nierenschäden. Besonders toxisch sind organische Verbindungen mit Quecksilber wie Methylquecksilber. Dieses führt vor allem zu Nervenschäden, kann bei höherer Dosis jedoch auch Leber, Nieren sowie Herzmuskulatur schädigen. Darüber hinaus kann es während einer Schwangerschaft dazu kommen, dass der Fötus gravierende Schädigungen des Nervensystems und des Gehirns erleidet, wenn die Mutter Methylquecksilber eingenommen hat. Abb. 1: Röntgenbild einer Energiesparlampe

19 Papermint 3 / Mai 2011 Seite 19 Bei einigen von uns verwendeten Lampen war an der Unterseite ein dunkler Tropfen zu beobachten. Dass es sich dabei wirklich um Quecksilber handelte, haben wir auf verschiedene Arten nachgewiesen. Zum einen zeigte uns ein Röntgenbild die sehr hohe Dichte des Tropfens. Mit einem Metalldetektor konnten wir nachweisen, dass es sich bei dem Tropfen um ein Metall handeln muss. Und da nur ein Metall bei normalen Temperatur- und Druckverhältnissen flüssig ist, nämlich Quecksilber, konnte es sich bei dem Tropfen nur um dieses handeln. Im Folgenden haben wir die Emissionswerte der Energiesparlampe mit der einer Quecksilberdampflampe verglichen. Diese emittierten Strahlung gleicher Wellenlänge, weshalb es sich in der Energiesparlampe um Quecksilber handeln musste. Quecksilbertropfen relativ schnell im Raum verteilen. Bei einer Masse von 49mg wäre die Konzentration nach einiger Zeit etwa 1,9-2 mg pro Kubikmeter. Als kritisch werden Quecksilberkonzentrationen von mehr als 1,2 mg pro Kubikmeter angesehen. Die Alternative zur Energiesparlampe Da uns Energiesparlampen nicht ökologisch, sondern eher gefährlich erscheinen, versuchten wir Alternativen für diese zu finden. Bei dem Kauf der Lampe achtet man unter anderem meistens auf die Lebensdauer der Lampe. Führend unter den Lampen ist hier die LED-Lampe. Allerdings erzeugt diese oft ein eher fleckiges Licht, welches vielen Menschen ungeeignet zum Arbeiten erscheint. Das fleckige Licht rührt von einer ungleichmäßigen Streuung des Lichts, daher suchten wir nach einem Material, welches diesen Effekt aufhebt. Milchglas (- folie) schien hier sehr geeignet: durch die aufgeraute Oberfläche des Milchglases erzeugt dieses einen Diffusoreffekt. Hierbei liegt zum einen eine Rückstreuung von Licht in Richtung der Lampe und zum anderen die von uns angestrebte Vergleichmäßigung der Lichtverteilung vor. Anzumerken ist allerdings, dass durch die neue Lichtverteilung und die Rückstreuung eine Abschwächung der Helligkeit vorliegt. Diese maßen wir, indem wir in einem dunklen Raum sowohl ein Foto von dem üblichen Licht einer LED-Lampe als auch ein Foto von dem durch das Milchglas gefilterten Licht einer LED-Lampe machten. Die Blende war bei beiden Fotos gleich eingestellt. Das Foto des normalen Lichts hatte eine Belichtungszeit von 1/250 sec, das des neuen Lichts eine von 1/200sec. Es ist daher anzunehmen, dass die Abschwächung der Helligkeit bei ungefähr 20% liegt. Abb. 2: Versuche mit Quecksilberlampen Wir konnten auch das Gewicht des Quecksilbertropfens bestimmen. Dieser hatte einen Durchmesser von 2,4 mm. Außerdem wirkte der Tropfen annähernd halbkugelförmig. Somit ließ sich berechnen, dass der Tropfen über eine Masse von 49 mg verfügte. Nach den Bestimmungen der EU ist der zulässige Höchstwert 5 mg. Das bedeutet, dass der Grenzwert fast um das zehnfache überschritten wurde. Würde diese Energiesparlampe in einem nicht gelüfteten Kinderzimmer der Größe 10m² und der Deckenhöhe 2,5m zerbrechen, würde sich wegen des hohen Dampfdrucks von Quecksilber der Uns scheint die Energiesparlampe eine ökologische Alternative zur Glühbirne zu sein, da sie deutlich weniger elektrische Energie braucht (bis zu 75%-80% weniger als Glühlampen), weil sie weniger Wärme erzeugt. Jedoch müssen dabei auch immer die Gefahren für die Umwelt und den Menschen berücksichtigt werden, welche beispielsweise durch falsche Entsorgung oder durch das Zerbrechen einer Energiesparlampe mit einem zu hohem Quecksilbergehalt verursacht werden können. Es ist nötig, dass die Aufklärung der Öffentlichkeit sowohl von Seiten des Umweltbundesamts als auch von Seiten der Presse weiter fortschreitet, da diese die Gesellschaft am schnellsten erreichen. Diese Aufklärung sollte so weit reichen, dass jeder Bürger weiß, wie und wo Energiesparlampen zu entsorgen sind. Es ist außerdem notwendig, wenn man weiter E- nergiesparlampen auf den Markt bringt, Energie-

20 Papermint 3 / Mai 2011 Seite 20 sparlampen, die mit Kunststoff ummantelt sind, weiter zu entwickeln, da dies die Gefahr des Zerbrechens abmildert. Darüber hinaus sollten noch andere Alternativen gefördert werden wie zum Beispiel die LED-Lampen. Diese haben eine deutlich höhere Energieausbeute als Energiesparlampen, jedoch sind sie zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht vollständig ausgereift. LED-Lampen sind immer noch relativ teuer, das abgegebene Licht wirkt auf die meisten Menschen noch unbefriedigend und die Lichtintensität ist bei den meisten LED-Lampen ebenfalls noch sehr gering. Wir sehen jedoch einen aufblühenden Markt für diese Technologie und betrachten die LED-Lampe als einen immer ernster zu nehmenden Konkurrenten für die Energiesparlampe insbesondere mit dem von uns entwickelten Diffusor, der das Licht gleichmäßiger erscheinen lässt. Die Energiesparlampe scheint uns nur eine kurzfristige Übergangslösung zu sein. Man sollte sich eher an anderen Lampenarten orientieren, welche nicht gesundheitsschädlich sein können. Quellen: Hollemann, Wiberg Lehrbuch der anorganischen Chemie, Gruyter 1995, Quecksilber (S.1042ff) Glühbirnenverbot: (Stand: ) Wikipedia, Quecksilber: (Stand: ) Umweltbundesamt: presse/2010/pd10-058_quecksilber_aus_zerbrochenen_energiesparla mpen.html (Stand: ) Wikipedia, Calciumchlorid: (Stand: ) Osram, Energiesparlampen: tung_fuer_zuhause/energiesparlampen/index.html (Stand: ) Wikipedia, Kältemischung:http://de.wikipedia.org/wiki/K%C3%A4ltemis chung (Stand: ) Über die Autoren: Caspar Schlösser besucht die 11. Klasse am Gymnasium Eppendorf und hat seit einem Semester ein Juniorstudium in Physik aufgenommen. Eva Steiner ist Abiturientin in der 12. Klasse des Gymnasiums Eppendorf.

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