Künstliche Lichtquellen. Ein Projekt der 7.a (mit DG) im Gegenstand Chemie im Schuljahr 2001/2002

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1 Künstliche Lichtquellen Ein Projekt der 7.a (mit DG) im Gegenstand Chemie im Schuljahr 2001/2002

2 Konzept für die Erarbeitung eines Aspekts zum Thema Künstliche Lichtquellen Zu den Recherchen Recherchen über die Produkte (Herstellung, Verwendung, Vor- und Nachteile, technische Daten,...) bei Herstellern, bei Vertreibern, bei Verbrauchern, bei Verwendern,... Vorgehensweise beschreiben! Zur Theorie Zu Grunde liegende Reaktion/Prinzip erklären Funktion / Schema darstellen Zum Experiment Modellexperiment durchführen, beschreiben, grafisch darstellen (fotografieren?) und diskutieren.

3 Eine kurze Einführung zum Thema Licht und Sehen Licht gehört zu den elektromagnetischen Wellen Je kurzwelliger die Strahlung, desto höher die Frequenz Der sichtbare Bereich (380 nm 760 nm) ist von der ultravioletten (UV-) und der infraroten (IR-) Strahlung eingerahmt.

4 Spektrum der elektromagnetischen Wellen mit dem Ausschnitt des sichtbaren Lichts

5 Die Netzhaut des menschlichen Auges verfügt über zwei Arten von Rezeptoren für Licht - farbempfindliche Zapfen und helldunkelempfindliche Stäbchen.

6 Das So Zapfen erzeugt kombinierte enthalten ein gleich Reizsignal drei starkes Sehpigmente der Reizsignal drei - Sehpigmente im Bereich für Blau, Grün ergibt Grün und unser Rot und für Rot uns die Farbempfinden Farbempfindung Gelb.

7 Die menschliche Wahrnehmung kann nicht gut zwischen den verschiedenen Lichtfarben unterscheiden, da sie sich an die jeweilige Situation anpasst. Zusammenhang zwischen Lichttemperatur und Lichtfarbe

8 Natürliche Lichtquellen

9 Temperaturstrahler Künstliche Lichtquellen Chemolumineszenz Halbleiter

10 Behandelte Beispiele Temperaturstrahler Elektrische Anregung Verbrennungsvorgang Chemolumineszenz Organische Stoffe Anorganische Pigmente Halbleiter Leuchtdioden Laserdioden

11 Glühlampe Temperatur- Strahler (elektrische Anregung) Wendel aus Wolframdraht und Kolbenfüllung mit Inertgas Nur 5 % Lichtausbeute und 95 % Wärmeabgabe 1000 Stunden Lebensdauer

12 Großer Innendruck - Inertgasfüllung Sauerstoffzufuhr durchgebrannt

13 Halogenlampe Temperatur- Strahler (elektrische Anregung) Wendel aus Wolframdraht und Kolbenfüllung mit Halogenen (Brom, Iod) Höhere Glühtemperatur Höhere Lichtausbeute Hochvolt (230V) und Niedervolt (12V) Lampen

14 Xenonlicht Temperatur- Strahler (elektrische Anregung) Starkes tageshelles Licht Funkenüberschlag zwischen zwei Elektroden Ionisierter Gasschlauch (Xenon) im Lampenkolben

15 Xenonscheinwerfer

16 Leuchtstofflampe Temperatur- Strahler (elektrische Anregung) Quecksilberdampf mit Edelgas (Argon, Neon) Kathoden aus Wolfram Quecksilber wird angeregt UV-Strahlen werden abgegeben Leuchtstoffbeschichtete Röhre Umwandlung UV-Strahlen in sichtbares Licht

17 Aufbau und Funktion der Leuchtstoffröhre ( Neonröhre )

18 chwarzlichtlampe Temperatur- Strahler (elektrische Anregung) Leuchtstoffbeschichtete Röhre Blauer Glaskolben Umwandlung unsichtbare UV-Strahlung in Lichtstrahlung Langwellige UV-Strahlung regt Fluoreszenz an

19 Gegenstände im Schwarzlicht Kreide Kreide mit Fluorescein

20 Infrarotlampe Temperatur- Strahler (elektrische Anregung) Infrarotstrahlung enthält in geringem Maße auch sichtbare Rotstrahlung Erwärmung der bestrahlten Oberfläche

21 Fluoreszierende Kreide im Rotlicht

22 Kerze Temperatur- Strahler (Verbrennungsvorgang) Brennmaterial: Bienenwachs oder ein Gemisch aus Paraffin und Stearin Der Docht aus Baumwolle saugt die Brennmasse in die Verbrennungszone

23 Verbrennung des gasförmigen Wachses Die glühenden Rußpartikel geben der Flamme das typische warme gelbe Licht.

24 Öllampe Temperatur- Strahler (Verbrennungsvorgang) Öllampen waren schon im Altertum im mittleren Osten bekannt. Der Brennstoff ist das Petroleum, ein Destillat des Erdöls.

25 Öllampen

26 Notsignal Temperatur- Strahler (Verbrennungsvorgang) Verwendet in der Schifffahrt und in vielen Outdoor-Sportarten Beim zugrunde liegenden Verbrennungsvorgang wird viel Energie freigesetzt. Farbgeber ist Strontium für ROT und Barium für GRÜN

27 as Problem it der ündung Warnung Sachschaden Warnung Personenschaden Entwarnung

28 Luminol Chemolumineszenz (organischer Leuchtstoff) Die gespeicherte Energie von Luminol wird beim Zusammenschütten mit Blutlaugensalz aktiviert und in Form von Licht abgegeben. Verwendung in Knicklichtern

29 Reaktion von Luminol bei Tageslicht

30 Reaktion von Luminol im Dunkeln

31 Die Reaktion (Oxidationsvorgang) ist beendet

32 Reaktivierung des Luminol mit Natronlauge

33 Leuchtpigmente Chemolumineszenz (anorganische Leuchtstoffe) Sind Kristalle, in denen Aktivatoren Fehlstellen im Kristallgitter bilden Elektronen auf höheres Energieniveau Aussendung von Licht. Verwendung in Leuchtstoffröhren

34 Verwendung von Leuchtpigmenten in der Lichtreklame

35 Verschiedene Tages- und Nachleuchtpigmente

36 Leuchtpigmente der Textmarker

37 Leuchtdiode Halbleiter Funktioniert wie eine Diode (p- und n-leiter). Durch das Rekombinieren der Elektronen-Loch-Paare werden Photonen (Licht) abgegeben.

38 Grüne Leuchtdiode Rote Leuchtdiode

39 Weiße Leuchtdiode Gelbe Leuchtdiode

40 Ultraviolette Leuchtdiode

41 Laserdiode Halbleiter Funktioniert wie eine Leuchtdiode. Laserdioden sind an der Rückseite verspiegelt, daraus folgt 100%ige Reflexion des Lichtes.

42 Rote Laserdiode

43 Schlussbemerkung Alle Experimente wurden von den SchülerInnen selbst durchgeführt und fotografiert. Einige schematische Darstellungen wurden mit Genehmigung des Leuchtstoffwerkes Heidelberg verwendet, außerdem stellten sie uns die Leuchtpigmente für die Versuche zur Verfügung.