Kompendium i Naturvidenskabeligt Grundforløb Egå Gymnasium 2007 NV – Forløb 3 Lys og farver Navn:
Klasse:
NV FORLØB 3
Egå Gymnasium 2007
LYS OG FARVER
side 2 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Indholdsfortegnelse Indholdsfortegnelse ............................................................................................... 3 NV Forløb 3: Indledning Lys og farver ...................................................................... 5 Lektionsplan ......................................................................................................... 7 Retningslinier for fremstilling af PowerPoint præsentation ........................................... 9 Journalark til eksperiment: Afbøjning af lys i optisk gitter .........................................11 Øvelsesvejledning: Forsøg med farver – Virtuelle eksperimenter .................................13 Øvelsesvejledning: Forsøg med farver – additiv og subtraktiv farveblanding ................15 Stråling og albedo ................................................................................................17 Drivhuseffekten ....................................................................................................18 Hvorfor varierer klimaet ........................................................................................19 Tilbagekoblinger ...................................................................................................21 Øvelsesvejledning: Refleksion og absorption af lys ....................................................23 UV-stråling (optakt til teksten: Solstråling og hudfarve) ............................................27 Solstråling og hudfarve .........................................................................................29 Øjet ....................................................................................................................39 Øvelsesvejledning: Undersøgelse af øjet ved dissektion .............................................43 BILAG 1 – Observationsark ....................................................................................45 BILAG 2 - Resultatark ...........................................................................................46
Egå Gymnasium 2007
side 3 af 46
NV FORLØB 3
Egå Gymnasium 2007
LYS OG FARVER
side 4 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
NV Forløb 3: Indledning Lys og farver Hvorfor har tingene omkring os farver? Hvordan sanser vi lys og farver? Hvilke informationer ligger gemt i lyset fra en stjerne? Hvilke praktiske anvendelsesmuligheder har lys og farver? I årets sidste NV forløb vil vi forsøge at besvare disse spørgsmål, og mange andre indenfor emnet Lys og farver. De enkelte fags bidrag Kemi: atommodeller, flammefarver og store farvede molekyler. Naturgeografi: Albedo, refleksion, bjergartesbetemmelse, polarisation. Fysik: bølgemodel for lys, spejling, brydning i linser, optisk gitter, spektroskopi, farveblandinger. Biologi: øjets anatomi og funktion, dissektion af øje. Skriftligt arbejde Rapport over eksperimentelt arbejde. Udarbejdes som en PowerPoint præsentation med noter. Udarbejdes individuelt. Videntest udformet som en Multiple Choice test, denne test, der dækker hele NV forløbet afvikles i forbindelse med den sidste NV lektion (NV34).
Evaluering af det samlede NV forløb Uddrag af Undervisningsministeriets NV lærerplan: ’Det naturvidenskabelige grundforløb afsluttes med et skriftligt produkt, som eleverne udarbejder individuelt. Det skriftlige produkt skal omfatte behandling af praktiske undersøgelser. Evalueringen foretages på baggrund af det skriftlige produkt og en kort, faglig samtale med eleven under det afsluttende forløb.’ Den afsluttende faglige samtale efter NV ligger i uge 44. Dagen før jeres samtale får I at vide hvilket NV forløb og hvilket eksperiment I skal fokusere på. Opgaverne udleveres på kontoret lige når I får fri, de elever der skal op mandag i uge 44 vil få tilsendt deres opgaver via FC søndag eftermiddag. Inden den faglige samtale (altså i løbet af den eftermiddag og aften hvor I får opgaven udleveret) skal lave et skriftligt produkt i form af en PowerPoint (dem der ikke har PowerPoint kan downloade et tilsvarende gratis program som hedder Presenter som er en del af OpenOffice pakken der kan downloades fra http://da.openoffice.org). Sådan forløber samtalen Den faglige samtale starter med at du fremlægger din PowerPoint. Denne del af samtalen vil tage ca. 5 min. Herefter vil den lærer du er til samtale hos begynde at spørge ind til det faglige stof i din præsentation og I kan komme ind på flere emner der har været behandlet i NV forløbet. Denne del er der ligeledes afsat ca. 5 min. til, så i alt varer den afsluttende faglige samtale ca. 10 minutter pr. elev. Herefter er der et par minutter hvor læreren vurderer din karakter i NV. Bedømmelsen I bedømmelsen af den faglige samtale lægges der vægt på, at du kan: gøre rede for forløbets formål, gøre rede for udførelsen af de praktiske undersøgelser, beskrive og analysere de opnåede resultater/data, inddrage teoretiske overvejelser, anvende faglige begreber korrekt, vurdere og perspektivere de opnåede resultater.
Egå Gymnasium 2007
side 5 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Disse bedømmelseskriterier skal du altså have i baghovedet når du laver din PowerPoint, da det jo er den du skal tage udgangspunkt i under dit oplæg. Du får én karakter for hele NV forløbet. Karakteren fastsættes på baggrund af en helhedsvurdering af indtrykket fra den afsluttende samtale samt resultatet fra videntesten. Du får karakteren oplyst med det samme og karakteren optræder på karakterarket sommer 1.g. Dette er dit ansvar Det er dit ansvar, at hente opgaven på kontoret inden du går hjem og inden kontoret lukker - dagen før samtalen, orientere dig om tid og sted for samtalen samtidig med at du får opgaven udleveret på kontoret, at møde i god tid til samtalen, dvs. 20 min før samtalen og lige udenfor lokalet hvor samtalen skal foregå, medbringe din PowerPoint på usb stik, egen computer eller CD, have en sikkerhedskopi sendt til din mailbox på FirstClass, åbne din PowerPoint på "eksaminations"-pc udenfor lokalet senest 10 min før du skal fremlægge (til hvert samtale-lokale knytter skolen to bærbare pc'ere som kan benyttes hvis du ikke har din egen med) - så du er helt klar, lade være med at vise din PowerPoint til andre elever, idet dette betragtes som snyd, hvis du benytter en af skolens bærbare, så slette din PowerPoint når du er færdig med samtalen og give computeren videre til den næste, forlade området når du har fået din karakter.
Egå Gymnasium 2007
side 6 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Lektionsplan NV Forløb 3: Lys og farver Kære elev. Så er vi nået frem til de sidste NV forløb og starter her med lektion nr. NV25. Lektion nr. fag 25 Fy
Lektie s. 202-206 i FysikABbogen 1 eller: s. 88-92 i FysikCbogen Bølger
Hvordan læses lektien Studielæsning
Indhold
Kompetencer
Introduktion til bølgerfænomener
Faglige: kunne beskrive og udføre enkle kvalitative og kvantitative fysiske eksperimenter, herunder opstille og falsificere enkle hypoteser
Studielæsning
Undersøgelse af afbøjning af lys i optisk gitter, bølgelængder for lysets farver.
Faglige: kende og kunne anvende enkle modeller, som kvalitativt eller kvantitativt kan forklare forskellige fysiske fænomener
I dette kompendium:
26 Fy
s. 9-10 Retningslinjer for PowerPoint præsentation s.209, 212-213, 224-226 i FysikABbogen 1 eller s. 102-105 i FysikCbogen Lys
Elevtid til skr. opg.
Faglige: kunne præsentere eksperimentelle data hensigtsmæssigt og behandle dem med henblik på at afdække enkle matematiske sammenhænge
Rapport (3t): 1.s, 1.t, 1.v, 1.x, 1. y og 1.z. Rapporter er individuelle og afleveres onsdag i uge 43. I får nærmere besked.
27 Fy
s. 214-215 i FysikABbogen 1 eller s. 107-108 i FysikCbogen Lysets farver
Studielæsning
Den ene halvdel laver øvelser i et virtuelt farvelaboratorium på Internettet - den anden halvdel laver eksperimentel undersøgelse af farveblandinger, der byttes i lektion 28 Fy. Demonstration af spektrometer. Opsamling på forløbet.
Faglige: kende og kunne anvende enkle modeller, som kvalitativt eller kvantitativt kan forklare forskellige fysiske fænomener
28 Fy
s. 214-215 i FysikABbogen 1 eller s. 107-108 i FysikCbogen Lysets farver
Studielæsning
Den ene halvdel laver øvelser i et virtuelt farvelaboratorium på Internettet - den anden halvdel laver eksperimentel undersøgelse af farveblandinger, der byttes i lektion 28 Fy. Demonstration af spektrometer. Opsamling på forløbet.
Faglige: kende og kunne anvende enkle modeller, som kvalitativt eller kvantitativt kan forklare forskellige fysiske fænomener
Journaler for lektion 27+28 forevises ved lektionens slutning
29 + 30 Ng
I dette kompendium:
Studielæsning
Dobbelttime: Øvelse i at bestemme
Elektronisk dataopsamling og
Rapport
Egå Gymnasium 2007
side 7 af 46
NV FORLØB 3 Lektion nr. fag
Lektie
LYS OG FARVER Hvordan læses lektien
s. 17 Stråling og albedo s.18 Drivhuseffekten
Indhold
Kompetencer
overfladers egenskab i forbindelse med refleksion og absorption. Herunder relationer til albedo, drivhuseffekt og klimaændring.
behandling. Forberedelse efter lærerens anvisninger. Formidlig og presentation.
s. 19-20 Hvorfor varierer klimaet
Elevtid til skr. opg. (3t): 1.a, 1.b og 1.c. Rapporter er individuelle og afleveres onsdag i uge 43. I får nærmere besked.
s.21-22 Tilbagekoblinger Øvelsesvejledning: s.23-26 Refleksion og absorption 31 Ng
I dette kompendium:
Studielæsning
s. 27-28 UV-stråling
32 Bi
s. 29-37 Solstråling og hudfarve I dette kompendium:
Normallæsning
UV-stråling (baggrundsviden)
Faglige: Iagttagelse og beskrivelse.
Solstråling og hudfarve
Faglige: Lytte til oplæg og foredrag.
Gennemgang af øjets anatomi og funktion
Faglige: At kunne se sammenhæng mellem form og funktion
Eksperimenter Journalskrivning
Faglige: Praktisk at kunne gennemføre eksperimenter
s. 39-42 Øjet Øvelsesvejledning: s. 43-44 Undersøgelse af øjet ved dissektion 33 Ke
Der er ingen lektie
34 Bi/Ke
Journaler forevises ved lektionens slutning
Små demonstrationseksperimenter af flammefarver og absorbsion af lys i opløsninger af farvede stoffer. Videntest: 30 min Multiple choice Rapporter retur Sidste informationer om den afsluttende samtale.
Egå Gymnasium 2007
side 8 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Retningslinier for fremstilling af PowerPoint præsentation Til den afsluttende faglige samtale i NV forløbet skal I fremstille en PowerPoint præsentation (PP) der skal bruges under den mundtlige fremstilling af jeres emne. Vi skal derfor i dette NV Forløb 3 prøve at lave en PP og de rapporter I skal aflevere i enten fysik eller naturgeografi skal derfor udarbejdes som PP med tilhørende noter til hvert dias (laves også i PowerPoint programmet). Hvis du ikke har Microsoft Office pakken med programmet PowerPoint kan du gratis downloade et tilsvarende program som hedder Presenter. Presenter er en del af OpenOffice pakken som kan downloades fra http://da.openoffice.org. Hvis du har brug for en introduktion til brugen af programmet kan du finde en introduktion her http://www.egaa-gym.dk/PJ/NV/ppintro/ – introduktionen omhandler både hvordan du laver dine dias, hvordan du vælger layout og hvordan du tilføjer noter til hver enkelt dias.
PowerPoint og foredrag hænger sammen Når du skal lave en PP præsentation vil det oftest være sådan at du skal bruge den i forbindelse med en fremlæggelse eller et foredrag og indholdet i din PP er derfor tæt knyttet forløbet af din fremlæggelse eller foredrag. I NV Forløb 3 kommer du ikke til at træne selve fremlæggelsen, men du skal altså forestille dig at du skulle lave en fremlæggelse, når du laver din PP i dette forløb. Noterne du skal lave til denne rapport er tænkt som en erstatning for en mundtlig fremstilling. Du skal altså i noterne gøre nærmere rede for indholdet på det enkelte dias. Til den afsluttende faglige samtale efter hele NV forløbet skal du til gengæld bruge din PP i forbindelse med din fremlæggelse. Her er der ikke noget krav om at du skriver noter til hver enkelt dias, men det kan være en god hjælp når du udarbejder din PP. De følgende retningslinier er ment som vejledning til hvorledes du kan fremstille dine PP præsentationer. Det forventes ikke at alle retningslinjerne overholdes, de er mere ment som en hjælp til at få struktureret præsentationen. Indholdet i din PowerPoint Din PP i såvel NV Forløb 3 som den til den afsluttende faglige samtale bør som minimum indeholde følgende dias: 1. Titel Dette dias indeholder en hovedtitel og en undertitel. Du kan bruge hovedtitlen til at beskrive dit emne (hvilket NV Forløb) og undertitlen til at beskrive dit fokus (dit eksperiment). 2. Foredragets struktur Dette dias skal bare være en punktopstilling med overskrifterne på alle dine dias i din PP. Du bruger dette dias til at give dine tilhørere et overblik over strukturen i dit foredrag. 3. Formål Dette dias skal du bruge til kort at redegøre for problemformuleringen i dit eksperiment og formålet for det NV forløb eksperimentet var en del af. 4. Metode Med udgangspunkt i dette dias skal du give et resume af metoden. Dette skal endelig ikke være en punkt for punkt gennemgang af fremgangsmåden. Forsøg at besvare spørgsmålene: Hvad gjorde I faktisk i jeres eksperiment? Hvad forsøgte I at fremstille/måle/undersøge/vise og hvordan? Vis evt. en skematisk figur af måleopstillingen som forklares uden at gå i unødvendig detalje. Og husk altid at du under dette punkt skal redegøre for variabelkontrol. Egå Gymnasium 2007
side 9 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
5. Efterbehandling Afhængigt af dit eksperiment kan det være nødvendigt at dette punkt beskrives med mere end et dias. Udvælg de vigtigste resultater og præsenter dem på en overskuelig form. Når en graf fremvises bør man altid nævne hvad der er på akserne og eksplicit forklare hvad det er grafen viser og hvad man kan lære af det. 6. Diskussion Forhold dig til dine resultater. Viste de hvad du forventede? Hvad lærte du? Kunne noget have været gjort bedre eller anderledes? Hvis du havde haft mere tid, hvad ville du så have gjort? Brug også dette punkt til at perspektivere dit eksperiment til hele det NV forløb det er en del af. 7. Konklusion Dette er det sidste dias i din præsentation. Kom med en afrunding. Træk de væsentligste pointer/resultater frem igen og slå dem fast. Var emnet interessant?
Gode råd om diaslayout
Vælg et ens layout på alle dias. 20 – 35 ord pr. dias. Tekst og figurer letforståelig og læsbar. Tekststørrelse 16 – 36, evt. med fed. Flere simple figurer er bedre end én kompleks. Hvis dine data kan vises med en graf så er det oftest mere overskueligt end en tabel. Når du viser grafer, så husk læselige titler og enheder på akserne. Tabeller, sørg for at de er overskueligt opstillet og at der ikke er flere data end at man nemt kan overskue dem. Figurer og tabeller følges af en forklarende tekst. Undgå brug af rød som skriftfarve, da dette kan være svært at se.
Gode råd til den mundtlige fremlæggelse At huske sit oplæg Man skal øve sig i at fremføre sit oplæg, så man bliver fri af manuskriptet. Man kan fremhæve hovedpunkterne i manuskriptet, så man med et hurtigt blik kan finde tråden igen, eller man kan skrive hovedpunkterne over på talekort. Tag tid på oplæggets varighed! At fremføre oplægget De vigtigste råd til oplægsholderen kan sammenfattes i ti punkter:
Tal tydeligt og langsomt – der er ingen grund til hastværk Variér tempo og stemmestyrke Stå rank og afslappet, og undgå nervøse bevægelser Se på publikum Tal frigjort af manuskriptet Anvend naturligt talesprog Beskriv figurerne grundigt (titler, akser og enheder) Undgå at bladre i dine dias – lav hellere et ekstra Hold tiden (plus/minus 10 %) Afslutningen skal hjælpe tilhørerne med at fastholde pointerne
Egå Gymnasium 2007
side 10 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Journalark til eksperiment: Afbøjning af lys i optisk gitter Titel Problemformulering (beskriv kort og præcist hvad det er I vil undersøge):
Forventninger (hvilken sammenhæng forventer I at se og hvorfor, prøv at forklare jeres hverdagsforestilling):
Materialer/apparatur (skriv en liste over de ting I vil bruge til forsøget):
Måleprincippet (beskriv kort og gerne med tegning hvordan I vil udføre forsøget, og I skal argumentere for variabelkontrol):
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 26
side 11 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Fremgangsmåden (forklar med tekst og tegning alt hvad I gjorde, også det I gjorde forkert og det i lavede om):
Resultater:
Konklusion:
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 26
side 12 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Øvelsesvejledning: Forsøg med farver – Virtuelle eksperimenter På hjemmesiden http://www.acskive.dk/virtex findes en række virtuelle eksperimenter til Fysik. Under Lyd og lys findes f.eks. farveaddition og subtraktion samt Farve-TV. 1. Farveaddition og subtraktion Genfortæl kort for hinanden, hvordan synsindtrykket dannes ved additiv og ved subtraktiv farveblanding.
Eksperimentér med de to typer farveblanding. Noter for alle farverne, hvordan de kan blandes ved additiv og subtraktiv farveblanding. Brug nedenstående skema (Bemærk at det ikke er alle kombinationer der kan testes via de virtuelle eksperimenter, ved de kombinationer der ikke er mulige at teste sætter du blot et X):
Additiv
Gul
Magenta
Cyan
Rød
Blå
Grøn
Gul
Magenta
Cyan
Rød
Blå
Grøn
Gul Magenta Cyan Rød Blå Grøn
Subtraktiv Gul Magenta Cyan Rød Blå Grøn
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 27+28
side 13 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Prøv at besvare nedenstående spørgsmål ud fra din viden om additiv og subtraktiv farveblanding:
Forklar hvorfor en additiv farveblanding af gul og blå giver hvid.
Forklar hvorfor hvidt lys ses som rødt, hvis man med et filter fjerner cyan.
Hvad ses, når man fra hvidt lys med filtre fjerner både cyan og magenta?
2. Farve -TV Prøv dette virtuelle eksperiment og forklar derefter kort, hvordan fjernsynsskærmen på et farve-tv virker:
Fremkommer farverne ved additiv eller subtraktiv farveblanding?
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 27+28
side 14 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Øvelsesvejledning: Forsøg med farver – additiv og subtraktiv farveblanding 1. Forsøg med farvefiltre UDSÆT IKKE FARVEFILTRENE FOR LYSET FRA BOKSEN LÆNGERE END NØDVENDIGT! a) Anbring et rødt og et grønt filter i lysboksens sideriller, så lyset med spejlene kan rettes mod den hvide flade. Det direkte lys fra boksen afskærmes. Prøv også med et grønt og et blåt filter og bagefter med et blåt og et rødt filter. Forklar, hvad der ses:
Fjern til sidst afskærmningen foran og sæt det grønne filter i i stedet (det blå og det røde filter skal stadig sidde i siderillerne). Hvilken farve fremkommer nu?
Er der tale om addition eller subtraktion af farver?
b) Nu skal I undersøge, hvorledes farvede genstande opfattes i farvet lys. Til forsøget skal du bruge en lysboks, strømforsyning, farvefiltre og farvede stykker plastic. Undersøgelsen skal foregå i mørke, da selv en smule lys fra et vindue vil forstyrre dine resultater. En person udnævnes som testperson – den som skal observere. Lysboksen tilsluttes maks. 12 V. Et farvet filter indsættes i lysboksens ene ende (ikke den ende med linsen). Lys fra sprækker i lysboksen dækkes til med et klæde. En anden person blander tilfældigt de farvede plader. Rækkefølgen noteres ned på Bilag 1 (findes sidst i dette kompendium). Herefter sætter personen pladerne ind i lyset, og testpersonen fortæller, hvilken farve vedkommende ser (og ikke hvad han hun tror den er). Svaret noteres også på Bilag 1. Herefter skiftes farvefiltret, pladerne blandes på ny, rækkefølgen noteres ned, og proceduren gentages igen. Når der er foretaget målinger for alle filtrene, skal observationerne overføres til resultatarket (Bilag 2, sidst i kompendiet). Kan I forklare observationerne?
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 27+28
side 15 af 46
NV FORLØB 3
Egå Gymnasium 2007
LYS OG FARVER
Lektion NV 27+28
side 16 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Stråling og albedo
Side 150 fra Naturgeografi - Jorden og mennesket af Jytte Agergaard m. fl., Geografforlaget, 2006.
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 29+30
side 17 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Drivhuseffekten
Side 151 fra Naturgeografi - Jorden og mennesket af Jytte Agergaard m. fl., Geografforlaget, 2006.
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 29+30
side 18 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Hvorfor varierer klimaet
Figur taget fra Gyldendals bog om vejret s. 109. Viser temperaturvariationerne samt kontinentaldriften op gennem tiden.
Figur taget fra Gyldendals bog om vejret s. 110. Viser Kvartærtiden i større detalje end på figuren ovenfor.
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 29+30
side 19 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Side 169 fra Naturgeografi - Jorden og mennesket af Jytte Agergaard m. fl., Geografforlaget, 2006.
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 29+30
side 20 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Tilbagekoblinger
Side 170 fra Naturgeografi - Jorden og mennesket af Jytte Agergaard m. fl., Geografforlaget, 2006.
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 29+30
side 21 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Side 171 fra Naturgeografi - Jorden og mennesket af Jytte Agergaard m. fl., Geografforlaget, 2006.
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 29+30
side 22 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Øvelsesvejledning: Refleksion og absorption af lys Ville du få det køligere hvis du havde en mørk eller en lys t-shirt på på en varm solskinsdag? Et objekts farve og tekstur har indflydelse på hvor meget strålingsenergi det absorberer eller reflekterer. Hver farve reflekterer en bestemt mængde lys og absorberer resten som varmeenergi. Mængden af reflekteret lys kaldes farvens lys-refleksionsværdi – eller albedo. Mørke farver med lav albedo reflekterer kun lidt lys, mens de absorberer meget varmeenergi, og lyse farver med høje albedoværdier reflekterer en masse lys og absorberer kun lidt energi. Mennesker i varme, solrige regioner køber oftere biler i lyse farver, fordi de ikke bliver varmet ligeså meget op som biler i mørke farver. Mange slags husmaling har en fastsat albedoværdi, som kan guide forbrugere, når de vælger farve til deres hjem. Da jordens overflade er sammensat af mange forskellige farver og teksturer, bliver den opvarmet ujævnt. Sne, is og skyer reflekterer en masse energi tilbage i rummet, mens grønne skove og vegetationsrige områder absorberer energi. I dette eksperiment skal du undersøge sammenhængen mellem forskellige farvers procentvise refleksion og temperaturændringen på grund af absorption. Du skal måle den reflekterede mængde lys fra papirstykker i forskellige farver ved at bruge en lys-sensor og beregne refleksionen i procent. Du skal også måle, hvor meget temperaturen ændrer sig på grund af absorption i luften under papiret ved at bruge en temperatur-probe. Mål I dette eksperiment skal du: Bruge en lys-sensor til at måle mængden af reflekteret lys Beregne den procentvise refleksion af papir med forskellige farver Bruge en temperatur-probe til at måle den absorberede energi fra lys Materialer Computer Vernier LabPro LoggerPro Lyssensor Temperaturprobe 4 cm sugerør Lampe og 150 w klar pære Sølvpapir
Hvidt papir Sort papir To andre stykker farvet papir Stativ To klemmer Tape Lineal
Figur 1
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 29+30
side 23 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Fremgangsmåde 1. Klargør sensorerne til dataopsamling. a. Tape sugerøret fast til bordet som vist på figur 1. b. Før temperaturproben ind i sugerøret så langt som det kan komme. Se efter, at spidsen af temperaturproben ikke rører ved bordet. c. Pladser det hvide papir over temperaturproben. d. Brug klemmen til at sætte lyssensoren fast på stativet ca. 5 cm over papiret som vist på figur 2. Lyssensoren skal indstilles på 0-6000 lux. e. Sæt lampen op, så pæren sidder ca. 10 cm over papiret.
Figur 2 2. Tilslut lyssensoren i Channel 1 og temperaturproben i Channel 2 på LabProen. 3. Klargør computeren til dataopsamling ved at åbne programmet LoggerPro 3.3 (det ligger under start\programmer\vernier software). Når programmet er indlæst, åbn da filen ”23 Reflect and Abs Light” som ligger i mappen ”Earth science with Computers”. 4. Tænd lampen. Tryk ”Collect” for at starte dataindsamlingen. Noter starttemperaturen. 5. Når dataopsamlingen er færdig, noter da slut-temperaturen. Klik på Illuminationsgrafen for at vælge den. (Den øverste). Klik på statistikknappen , og klik derefter OK for at få vist en statistikboks for første dataopsamling. Noter den gennemsnitlige lysrefleksion (i lux). Lux er standard-enheden for lys-illumination. Klik på temperatur-grafen for at vælge den. Klik på statistikknappen og klik OK. Verificer minimum og maksimum-værdierne for temperaturen. 6. Gentag trin 4 og 5 for sort papir og sølvpapiret. Hvis der er tid, foretag da også undersøgelsen med andre papirfarver.
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 29+30
side 24 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Data Farve Start-temperatur (ºC)
Hvid
Sort
Sølvpapir
Slut-temperatur (ºC) Temperaturændring (ºC) Refleksionsværdi (Lux) Procent refleksion
%
%
100 %
%
%
Databehandling Svarene på nedenstående spørgsmål skal samles i en powerpoint-præsentation med noter, som skal afleveres senest torsdag d. 12-10 på mail til din Naturgeografilærer 1. Subtraher for at finde ændringen i temperatur for hver papirfarve. 2. Hvilken farve havde den største temperaturstigning? 3. Hvilken farve havde den laveste temperaturstigning? 4. Solfangere kan bruges til at absorbere solens stråling og ændre det til varme. Hvilken farve ville fungere bedst i solfangere? Forklar.
5. Beregn den procentvise refleksion for hver papirfarve ved at bruge sammenhængen: a. % refleksion = refleksionsværdien for papir/refleksionsværdien for sølvpapir x 100 b. Udfyld nederste linie i ovenstående skema på baggrund af ligningen. 6. Hvilken farve har den højeste refleksion? 7. Hvilken farve har den laveste refleksion? 8. Hvilken sammenhæng ser du mellem procentvis refleksion og temperaturændring?
9. Hvilke typer overflader giver sandsynligvis en planet en høj refleksion? Forklar.
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 29+30
side 25 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
10. Har planeten jorden en høj refleksion? Hvorfor eller hvorfor ikke?
11. Diskutér hvilken betydning, ændringer af jordens overflade – og dermed ændring af jordens albedo – kan få for klimaet i fremtiden. Brug konklusionerne og erfaringerne fra ovenstående forsøg. Husk at bruge de korrekte, faglige betegnelser.
Udvidelse 1. Design et eksperiment, hvor du kan teste refleksionen i sand, jordbund, vand og andre materialer. Udfør eksperimentet. 2. Design et eksperiment, hvor du kan teste teksturens betydning for refleksion. Udfør eksperimentet.
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 29+30
side 26 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
UV-stråling (optakt til teksten: Solstråling og hudfarve) Luftens iltmolekyler absorberer solens ultraviolette stråling med bølgelængder kortere end ca. 200 nm (200 nanometer = 0,0002 mm). uv-stråling defineres derfor ofte som stråling med bølgelængder mellem 200 og 400 nm. Synlig stråling, altså lys, har bølgelængder mellem ca. 400 og 750 nm (violet ca. 480 nm, blåt ca. 510 nm, grønt ca. 550 nm, gult ca. 580 nm og rødt ca. 620 nm). I den medicinske litteratur er uv strålingen ofte opdelt i henholdsvis UV-C stråling (200-280nm), UV-B stråling (280-315nm) og UVA stråling (315-400nm). På grund af ozonlagets absorption af uv strålingen, modtager vi på jordoverfladen i praksis ikke nogen UV-C stråling, mens vi modtager meget lidt UV-B men meget UV-A stråling . UV-B strålingen udgør mindre end 1 procent af den samlede solindstråling, men alligevel er det UV-B strålingen der er problematisk i forhold til udtyndingen af ozonlaget. Det hænger sammen med dens biologiske skadevirkning.
UV-strålingens virkning på kroppen Vi kender alle til nogle af UV strålingens skadevirkninger, nemlig solskoldning og svejseøjne/sneblindhed. I den medicinske terminologi kaldes solskoldning for erythem (græsk: rødme), mens svejseøjne/sneblindhed kaldes for keratitis eller konjunctivitis. For begge effekter gælder, at det især er UV-C og UV-B stråling der forårsager skaderne. Mht. solstrålingen er det altså UV-B strålingen der er problemet. UV-A stråling kendes især fra solarier. Det er også veldokumenteret at øjets linse kan skades af for megen UVB stråling; skaden kan senere i livet udvikles til grå stær. Med hensyn til hudkræft, der nu er den mest hyppige kræftform i Danmark, findes 3 former for hudkræft. De to godartede hudkræftformer (basalcellecancer og epithelcellecancer) og den ondartede form: det maligne melanom. De to godartede former kan helbredes ved et operativt indgreb, med uhyre få dødsfald, mens chancen for overlevelse for patienter med malignt melanom afhænger kritisk af, hvor tidligt det bliver opdaget og behandlet: sker det tidligt, er chancen for overlevelse rigtig god. Det menes, at de to godartede hudkræftformer opstår som følge en livslang akkumuleret dosis af uv stråling, mens man anser det for mest sandsynligt at det maligne melanom opstår som følge af kraftige eksponeringer (solskoldninger) i barndommen. For mennesker kender man ikke præcist skadeeffektens afhængighed af bølgelængden, og heller ikke hvilken tærskel-eksponering man skal udsættes for, men alt tyder på, at det er den samme afhængighed af bølgelængden som ved erythem, og den kendes. Det er efterhånden også veldokumenteret, at kroppens immunsystem tager skade af UVstråling, især af UV-B stråling. Det kan bl.a. vise sig som nedsat modstandskraft mod infektionssygdomme. Men der er endnu mange uafklarede spørgsmål, bl.a. skadernes bølgelængdeafhængighed og tærskeldosis.
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 31
side 27 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
UV-strålingens virkning på planter og økosystemer På grund af truslen om forøget UV-stråling som følge af udtynding af ozonlaget, er der gennem de seneste 10-15 år internationalt blevet forsket intenst i UV-strålingens effekter på planter og økosystemer. Man ved nu, at UV-stråling kan skade plantevækst og økosystemer, men kun for nogle få skader er skadeeffektens bølgelængdeafhængighed og tærskeldosis dokumenteret. Kilder: http://www.dmi.dk/dmi/index/viden/uv-straling.htm http://www.dmi.dk/dmi/uv-straaling_og_uv-indeks-5.pdf
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 31
side 28 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Solstråling og hudfarve Verden over har menneskets hudfarve udviklet sig til at blive mørk nok til at forhindre sollyset i at ødelægge B-vitaminet folat, men lys nok til at der produceres D-vitamin. Af Nina G. Jablonski og George Chaplina Bearbejdet af Niels Roholt, Egå Gymnasium
Blandt primaterne1 er det kun mennesket, der har en næsten nøgen hud, der forekommer i forskellige farver. Geografer og antropologer2 har længe været opmærksomme på, at fordelingen af hudfarver, blandt oprindeligt hjemhørende befolkninger, ikke er tilfældig: mennesker med mørkere lød har en tendens til at findes nær ved ækvator, medens mennesker med lysere hudfarver findes nærmere polerne. I mange år har den herskende teori været, at den mørke hud udviklede sig for at beskytte mod hudkræft. Men en række opdagelser har ført til en ny måde at fortolke udviklingen bag variationerne i hudfarven hos mennesket. Nye epidemiologiske og fysiologiske beviser antyder, at den globale udbredelse af hudfarver hos mennesket er et resultat af naturlig udvælgelse, der fungerer, så den regulerer virkningerne af Solens ultraviolette stråling (UV-stråling) på vigtige næringsstoffer, der har afgørende betydning for menneskets formeringsevne.
Fra vildmandshår til hårløshed UDVIKLINGEN AF HUDPIGMENTERING er forbundet med hårløshed, og for at forstå begge udviklingsforløb, er det nødvendigt at se tilbage
1
Pri'mater, (af lat. primates, plur. af primas, afledn. af primus 'første'), Pattedyrorden, som omfatter halvaber og aber. Der er over 200 arter, inkl. mennesket, i 60 slægter. 2 antropolo'gi, (af gr. anthropos 'menneske' og -logi 'lære'), en meget omfattende betegnelse for studiet af og videnskaben om mennesket. Betegnelsen dækker så forskellige discipliner som filosofiens definition af mennesket, det etnografiske studium af mennesket som samfunds- og kulturvæsen samt biologisk antropologi, der beskæftiger sig med mennesket som biologisk organisme.
Egå Gymnasium 2007
på menneskets udviklingshistorie. Mennesket har udviklet sig som en uafhængig gren på menneskeabernes stamtræ for godt 6 millioner år siden, da vore umiddelbare forfædre udspaltedes fra vores nærmeste slægtninge, chimpanserne3. Eftersom chimpanserne i tidens løb har ændret sig i mindre grad end mennesket, kan de give os en ide om, hvordan menneskets anatomi og fysiologi engang må have været. Chimpansers hud er lys i farve og er dækket med hår over det meste af kroppen. Unge chimpanser har lyserøde ansigter, hænder og fødder, og de bliver med alderen fregnede eller mørke i de områder, når de udsættes for sollys. De tidligste mennesker havde med stor sandsynlighed lys hud dækket med hår. Formodentligt skete tabet af hår i begyndelsen af udviklingen, dernæst ændrede huden farve. Men det rejser spørgsmålet: Hvornår mistede vi vores hårpels? Skeletfund af tidlige mennesker – som det velkendte skelet af Lucy4, der er dateret til omkring 3,2 millioner år siden - giver os en god ide om bygning og livsstil hos vore forfædre. Lucys og andre hominiders5 daglige gøren og 3
Se opslaget: Aber og mennesker på Niels Roholts biologi-hjemmeside Lucy. Populærnavn for skelettet af et individ af hominidarten Australopithecus afarensis. Skelettet blev fundet ved Hadar i Etiopien i 1974 i aflejringer med en geologisk alder på lidt over 3 mio. år. Der er sandsynligvis tale om en ung, men voksen kvinde. Hun havde en legemshøjde på 100-110 cm. Cirka 40% af skelettet er bevaret. Navnet er inspireret af Beatlessangen Lucy in the Sky with Diamonds, som blev spillet flittigt i feltlejren. 5 homi'nider, (af lat. homo 'menneske', gen. hominis, og -id), Biologisk systematisk betegnelse for den familie inden for pattedyrene, som mennesket tilhører. Traditionelt har familien omfattet alle de arter på menneskets udviklingslinje, som er opstået efter udspaltningen fra de store menneskeaber. Nyere forskning har dog vist, at mennesket er nærmere beslægtet med de afrikanske menneskeaber end med 4
Lektion NV 31
side 29 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
laden for omkring 3 millioner år siden viser sig at have været meget lig den, som findes blandt primater, der lever på den åbne savanne i Afrika i dag. De tidlige mennesker brugte sandsynligvis hovedparten af deres dag med at indsamle føde på vandreture på 4 til 5 kilometer, før de trak sig tilbage i sikkerhed i træer for at sove. For 1,6 millioner år siden er der fossile beviser på, at denne levemåde begyndte at ændre sig dramatisk. Det berømte skeletfund i det nordøstlige Kenya af Turkana drengen – som hører til arten Homo ergaster – er et langlemmet forhistorisk menneske, der har gået oprejst på to ben, og sandsynligvis har bevæget sig over store afstande. Disse mere aktive tidlige mennesker havde det problem, at de ude på de skolhede savanner skulle forblive afkølede og frem for alt beskytte deres hjerner mod at blive overophedede. Forskere fra universitetet i Liverpool i England har påvist, at det lykkedes ved, at der blev dannet et større antal svedkirtler på kroppens overflade og ved en samtidig reduktion af mængden af kropshår. Da de tidligste medlemmer af menneskeslægten Homo først var sluppet af med deres hårede pels, stod de over for den nye udfordring, at de skulle beskytte deres hud mod den ødelæggende virkning fra Solens stråler, specielt de energirige UV-stråler. Indbygget solskærm HOS CHIMPANSER indeholder huden i de nøgne partier celler, der kaldes melanocytter, som er i stand til at danne det mørke-brune pigment melanin som reaktion på UV-stråling. Da menneskene stort set blev hårløse, blev hudens evne til at danne melanin derfor af stor betydning. Melanin er naturens ”solskærm”: det er et stor organisk molekyle, der har den dobbelte funktion både fysisk og kemisk, at filtrere de skadelige virkninger fra UV-stråling; det absorberer UV-stråler, og får dem til at tabe energi, og det neutraliserer skadelige kemiske
orangutangen, og hominider bruges nu ofte som samlebetegnelse for mennesket, chimpansen, bonoboen og gorillaen samt uddøde arter på disses udviklingslinjer.
Egå Gymnasium 2007
forbindelser, der kaldes frie radikaler6, der dannes i huden efter ødelæggelse af UVstråling. Antropologer og biologer har generelt ment, at høj koncentration af melanin i huden hos mennesker i tropiske områder opstod, fordi det beskyttede dem mod hudkræft. En forsker fra University of California i San Francisco, har f.eks. påvist at mennesker med sygdommen xeroderma pigmentosum, hvor melanocytter bliver ødelagte, når de udsættes for sollys, i højre grad en normalt lider af kræftformer, som normalt er let at behandle (basalcellecancer og epithelcellecancer). Tilfælde af modermærkekræft er derimod langt farligere, men heldigvis er de sjældne (de udgør 4 % af de hudkræfttilfælde der diagnosticeres) og synes kun at ramme mennesker med lys hud. Men alle former for hudkræft opstår typisk sent i livet, i de fleste tilfælde efter de første reproduktive år, så de kan ikke alene have udøvet et stort nok udviklingspres i retning af alene at være ansvarlig for mørkere hudfarve. Derfor begyndte forskerne at undersøge hvilken rolle, melanin kan have spillet i den menneskelige evolution. Folat sammenhængen I 1991 fandt Jablonski en artikel dateret helt tilbage fra 1978 af Richard F. Brandaand og John W. Eaton, der nu begge er ved henholdsvis University of Vermont og University of Louisville. De to forskere påviste, at lyshudede mennesker, der havde været udsat for stærk sollys havde et unormalt lavt indhold af det essentielle folat (tilhører gruppen af Bvitaminer) i deres blod. Forskerne observerede ligeledes, at menneskeblod, der blev udsat for den samme behandling, mistede omkring 50% af folat-indholdet inden for en time. Betydningen af disse opdagelser i forhold til formeringsevne – og derfor evolution – blev helt klar, da man erfarede, at en forskning, der blev udført på en stor klasse af fødselsdefekter, havde ført til at folat-mangel hos gravide 6
Frie radikaler, atomer, molekyler eller ioner med uparrede elektroner. Frie radikaler er almindeligvis meget reaktive.
Lektion NV 31
side 30 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
kvinder er årsagen til en øget risiko for defekter i rygraden, hvor knoglerne i rygraden ikke lukker sig omkring rygmarven (rygmarvsbrok). Mange forskere Verden over har siden bekræftet denne sammenhæng, og der er gjort en stort indsats for at tilføre maden folat og at uddanne og oplyse kvinder, så de forstår betydningen af folaten. Man opdagede kort tid efter, at folat ikke kun er vigtigt for at forhindre medfødt rygmarvsbrok, men også spiller en hovedrolle i andre processer. Folat er essentielt for dannelsen af DNA i celler, der deler sig, som f.eks. når der dannes sædceller. Forsøg med han-rotter, der ved kemisk behandling kommer til at mangle folat, får en ufuldstændig sædcelledannelse, og de bliver sterile. Selv om der ikke er udført sammenlignelige undersøgelse blandt
Egå Gymnasium 2007
mennesker, har forskere ved University Medical Center i Nijmegen i Holland for nylig rapporteret, at en behandling med folat meget kraftigt øger antallet af sædceller hos mænd med fertilitetsproblemer. Sådanne observationer førte til hypotesen, at mørk hud udvikledes for at beskytte kroppens folat-lagre mod ødelæggelse. Ideen blev støttet af en rapport fra Argentina fra 1996, hvor der blev beskrevet, hvordan tre unge, helt sunde kvinder havde fået børn med rygmarvsbrok, fordi de for at blive brune havde benyttet solarier i de første uger af deres graviditet. Beviserne for, at folat bliver nedbrudt af UVstråling, er altså en faktor, der føjer sig til den allerede kendte kræftfremkaldende virkning af UV-stråling.
Lektion NV 31
side 31 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
HUDEN I SOLEN
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 31
side 32 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
HUDFARVE OG MIGRATION HUDEN HOS MENNESKER, der har levet i det samme geografiske områder i årtusinder har tilpasset sig, så den producerer passende mængder af D-vitamin samtidig med, at lagrene af folat er beskyttede mod nedbrydning af UVA. Hudfarverne hos mere nutidige indvandrere vil behøve tusinder af år for at kunne følge trop, alt imens individer med for lys en hud vil risikerer at få hudkræft, og mørkhudede mennesker vil risikere at komme til at lide af mangel på D-vitamin.
Migration af menneskets hudfarve DE TIDLIGSTE MEDLEMMER af Homo sapiens, det nutidige menneske, opstod i Afrika for 100.000 til 120.000 år siden, og de havde sandsynligvis mørkfarvet hud tilpasset UVstrålingen og varmen, der forekom tæt ved ækvator. Da nutidens mennesker begyndte at vandre væk fra troperne, kom de imidlertid til miljøer, hvor mængden af UV-stråling var betydeligt mindre året igennem. Under disse forhold viste deres høje koncentration af melanin sig sandsynligvis at være skadelig. Mørk hud indeholder så meget melanin, at meget lidt UV-stråling, og specielt meget lidt af den kortbølgede UV-B stråling, kan gennemtrænge huden. Næsten hele virkningen af UV-B er skadelig, men strålerne udfører samtidig en helt uundværlig funktion: starten på dannelsen af D-vitamin i huden. Mørkhudede mennesker, der lever i troperne får generelt tilstrækkelig UV-stråling i løbet af året til at UV-B kan gennemtrænge huden og igangsætte produktionen af D-vitamin. Uden for troperne er det ikke tilfældet. Løsningen – i løbet af evolutionen – har for dem, der vandrede til nordlige himmelstrøg, været at miste hud pigmenteringen. Sammenhængen mellem evolution og lys pigmentering af huden og D-vitamin dannelse blev klarlagt i 1967. Man påviste da vigtigheden af D-vitamin for mennesket på grund af dets rolle i forbindelsen med optagelse af calcium fra tyndtarmen, som igen har betydning for udviklingen af skelettet og opretholdelsen af et sundt immunsystem. Udforskning anført af Michael Holick ved Boston University School of Medicine har i løbet af de sidste 25 år, yderligere fastslået betydningen af D-vitamin i
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 31
side 33 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
udviklingen og immunitet. Hans forskerhold påviste at ikke al sollys indeholder nok UV-B til at stimulere vitamin-D produktion. F.eks. i Boston, der ligger på 42 grade nordlig bredde, begynder menneskehud først at producere Dvitamin sidst i marts måned. I vintermånederne er der ikke nok UV-B til at klare arbejdet. Forskerne indså, at disse kendsgerninger var en yderligere vigtig detalje i tolkningen af årsagen til de forskellige hudfarver. I begyndelsen af 1990’erne manglede man data over de aktuelle UV-strålingsniveauer på Jordens overflade. Denne mangel blev fjernet i 1996, hvor man fik adgang til målinger af UVstråling på Jordens overflade optaget af NASA’s Total Ozone Mapping Spectrophotometer satellite mellem 1978 og 1993. Man blev da i stand til at lave en model over fordelingen af UV-strålingen på Jorden og relatere satellitdata til mængden af UV-B, der er nødvendig for at producere D-vitamin. Man opdagede at Jordens overflade kan inddeles i tre D-vitamin zoner: en der omfatter troperne, en der omfatter subtroperne og den tempererede zone, og den sidste: den polare zone nord og syd for den 45 breddegrad. I den første er doseringen af UV-B gennem året stor nok til at mennesker har tilstrækkelig mulighed for at danne Dvitamin hele året. I den anden, er der mindst en måned om året, hvor der ikke er tilstrækkeligt med UV-B stråling, og i det tredje område indstråler der ikke i gennemsnit nok UV-B til at igangsætte D-vitamin dannelse. Denne fordeling kunne forklare, hvorfor mennersker, oprindeligt hjemhørende i troperne, har mørk hud, hvorimod mennesker i subtroperne og i de tempererede områder er lysere i huden, men stadig har evnen til at blive solbrændte, og de som lever i regioner nær polerne har en tendens til at være lyse i huden og meget let bliver solskolede. Et af de mest interessante aspekter ved denne forskning var undersøgelsen af grupper, der ikke præcist passer til den forventede hudfarve-
struktur. Et eksempel er Inuit7 folket i Alaska, det nordlige Canada og Grønland. Inuit har en hudfarve, der er mørkere, end man skulle forvente ud fra de givne UV-niveauer på deres breddegrad. Det skyldes sandsynligvis to faktorer. Den første er, at de er forholdvis nytilkomne indbyggere på disse himmelstrøg, fordi de er indvandret til Nordamerika for kun omkring 5.000 år siden. Den anden er, at inuitternes traditionelle ernæring indeholder ekstremt meget D-vitamin, specielt i fisk og marine dyr (sæler og hvaler). Denne D-vitamin– rige kost tilsidesætter det problem med Dvitamin dannelse, som deres hudfarve ellers ville forårsage på de nordlige breddegrader, og som gør det muligt for dem at forblive mørkfarvede i huden. Analysen af den potentielle syntese af D-vitamin gør det mulig for os at forstå et andet karaktertræk, der har med hudfarven at gøre: kvinder i alle populationer er generelt lysere i huden end mænd. (Data viser at kvinder har en tendens til at være 3 til 4 procent lysere end mænd.) Forskere har ofte tænkt på årsagen til dette, og de fleste har argumenteret for, at fænomenet stammer fra seksuel udvælgelse – nemlig at mænd foretrækker kvinder med lys hud. Selv om det muligvis er en del af forklaringen, er det ikke den oprindelige grund til forskellen. Kvinder har langt større behov for calcium i løbet af deres reproduktive periode, specielt under graviditet og mælkeproduktion, og skal derfor være i stand til at udnytte hovedparten af den calcium, der findes i føden. Undersøgelsen af UV-strålingens betydning og udbredelse lægger da op til, at kvinder har en tendens til at være lysere i huden end mænd, for at lidt flere UV-B stråler kan trænge ind i huden og derved øge deres evne til at producere Dvitamin. I områder på Jorden, der modtager en stor mængde af UV-stråling, balancerer kvinder billedlig talt på en knivsæg med hensyn til naturlig selektion, idet de på den ene side har behov for at maksimere hudens foto-beskyttende 7
Inu'it, (grønl., plur. af inuk 'menneske'), officiel fællesbetegnelse for arktiske folk i Alaska, Canada, Grønland og Sibirien, der tidligere har været kendt som "eskimoer".
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 31
side 34 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
funktion og på den anden evnen til at danne Dvitamin.
næst Australien og Melanesien, så Europa og endelig Nord- og Sydamerika – kan i nogen grad rekonstrueres. Det er imidlertid vigtigt at huske, at disse mennesker benyttede tøj og hytter til at beskytte sig mod naturens elementer. Nogle steder havde de også evnen til at høste og indsamle føde, der var ekstraordinært rig på Dvitamin, som i tilfældet med inuitterne. Disse to faktorer havde udtalt virkning på hastigheden og graden af hudfarveudviklingen i de menneskelige populationer. Afrika er miljømæssigt et meget forskelligartet kontinent. Et antal tidlige og samtidige menneskevandringer
Hvor kuturgeografi og biologi mødes DA NUTIDS MENNESKET BREDTE SIG ud over Den Gamle Verden for omkring 100.000 år siden, tilpassede deres hud sig til miljøforholdene, der var fremherskende i de forskellige regioner. Hudfarven hos de oprindelige mennesker i Afrika havde haft lang tid til at tilpasse sig, fordi nutidsmennsket i begyndelsen udvikledes anatomisk her. De hudfarveændringer, som nutidsmennesket undergik, efterhånden som de flyttede sig fra det ene kontinent til det næste – først Asien, der HVEM LAVER NOK D-VITAMIN?
Øverste kort: Målingerne af UV-strålingen, der når Jordens overflade, er foretaget af NASA’s ”Total Ozone Mapping Spectrophotometer sattelite” i perioden fra 1978 til 1993. Populationer, der lever i troperne, modtager nok UV-stråling fra solen (brune og orange farver) til at danne D-vitamin hele året. Mens de, som lever på de nordlige og sydlige breddegrader, modtager for lidt. I den tempererede klimazone, hvor vi lever, er der ikke nok UV-stråling det meste af året til at lave Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 31
side 35 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
D-vitamin. Vi skal have det tilført med kosten. I det sydlige EU - i landene omkring Middelhavet er situationen meget bedre. Her er mængden af UV-stråling kun for lav i en måned om vinteren. Nederste kort: Kortet viser udbredelsen af de forventede hudfarver hos mennesket baseret på UVstrålingens intensitet. I Den Gamle Verden passer hudfarven med de oprindelige menneskers opholdssted. I Den Nye Verden - Nord- og Sydamerika og Australien - er hudfarven generelt lysere end forventet efter UV-intensiteten - sandsynligvis pga. af vandringer, der er sket for nylig dvs. i historisk tid, og andre faktorer som f.eks. føden, der fra fødevareindustriens side får tilsat de nødvendige vitaminer. var fra det ækvatoriale Afrika til Sydafrika. Efterkommerne fra nogle af disse tidlige indvandrere til Sydafrika, Khoisan’erne8 (tidligere kendt som Hottentotter), kan stadig findes i Sydafrika, og de har betydeligt lysere hud end de oprindelige ækvatoriale afrikanere – en tydelig tilpasning (adaptation) til de lavere niveauer af UV-stråling der findes i de sydligste dele af det afrikanske kontinent. Interessant nok er hudfarven i Sydafrika imidlertid ikke ensartet. Mennesker, der tilhører sprogstammen Bantu9, som lever i Sydafrika i dag er lang mørkere end Khoisan’erne. Vi ved fra områdets historie at Bantu-talene immigranter ret sent kom ind i regionen – sandsynligvis inden for de sidste 1.000 år – fra dele af Vestafrika nær ved ækvator. Hudfarveforskellen mellem Khoisan’erne og folk, der taler Bantu, sådan som Zuluerne, indikerer, at længden, på den tid en gruppe har beboet en speciel region, er vigtig for forståelse af, hvorfor de har den hudfarve, de har. Kulturel adfærd har sandsynligvis også stærk indflydelse på evolutionen af hudfarve i den sidste del af menneskets historie. Den påvirkning kan ses hos de oprindelige folk, der lever på de østlige og vestlige kyster af Det Røde Hav. Stammerne på den vestlige afrikaside, som taler de såkaldte Nilo-Hamitiske sprog, menes at have levet i regionen i mindst 8
Khoikhoi, [kwæjkwæj], hottentotter, betegnelse på del af en oprindelig befolkningsgruppe, der levede i det sydlige Afrika som kvægfolk, kystfiskere og samlere, og som stort set er udryddet eller assimileret i dag. 9 'Bantu, (bantusprogets ord for 'menneske'), bantufolk, fællesbetegnelse for over 60 mio. mennesker, der lever i det sydlige Afrika, og som først og fremmest har det tilfælles, at de taler bantusprog. Bantuerne formodes at stamme fra Cameroun, hvorfra de for ca. 2.000 år siden bredte sig mod øst og syd. Før denne såkaldte bantuekspansion var ca. 1/3 af de områder, der i dag befolkes af bantuer, beboet af andre folk, hovedsagelig pygmæer og san (buskmænd).
Egå Gymnasium 2007
6.000 år. Disse mennesker er let genkendelige ved deres meget mørke pigmentering i huden sammen med lange lemmer, som er en fremragende biologisk tilpasning til at sprede varme og intens UV-stråling. I modsætning hertil, er der de nutidige kvægbrugere og agerdyrkere på den østlige kyst af Det Røde Hav, på den Arabiske Halvø, som har levet der i omkring 2.000 år. Disse tidlige arabiske folk, af europæisk oprindelse, har tilpasset sig til meget lignende miljøer næsten alene ved hjælp af kulturelle hjælpemidler – de bærer tunge beskyttende klæder og ”transporterbar skygge” i form af telte. (Uden sådanne klæder, kunne man have forventet, at deres hud var begyndt at blive mørkere.) Generelt udtrykt, jo senere en gruppe er vandret ind i et område, jo stærkere vil deres kulturelle tilpasning være i forhold til den biologiske. Faren ved nutidige vandringer PÅ TRODS AF STORE FORBEDRINGER i menneskets sundhedstilstand i det forgangne århundrede, har nogle sygdomme atter vist sig i befolkninger, der tidligere kun var meget lidt påvirket af dem. En af disse er hudkræft, blandt lyse mennesker. En anden er engelsk syge, opstået på grund af svær D-vitamin mangel, hos mørke mennesker. Hvorfor ser vi mon denne udvikling? Når mennesker flytter fra et område med en UVstrålings intensitet på et bestemt niveau, til en anden region, hvor niveauet er anderledes, kan den biologiske og kulturelle tilpasning ikke følge hurtigt nok med. De lyse mennesker, der f.eks. stammer fra Nordeuropa, som solbader i Spanien eller i det nordlige Australien må i stigende omfang betale prisen i form af alt for tidlig ældning af huden og hudkræft, og ikke at
Lektion NV 31
side 36 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
glemme de ukendte omkostninger for helbredet ved manglen på folat. Omvendt lider et antal mørke mennesker, der stammer fra det sydlige Asien og Afrika, og som nu lever i det nordlige U.K., Nordeuropa eller det nordøstlige USA, af mangel på UV-stråling og D-vitamin, et lumsk og snigende problem, der kommer til udtryk i mange tilfælde af engelsk syge (rakitis) og andre sygdomme forårsaget af D-vitamin mangel. Hudfarvens evne til over lange tidsrum at tilpasse sig til forskellige miljøer, som mennesket er vandret til, afspejler hudfarvens betydning for menneskets muligheder for at overleve. Men dens ustabile natur gør den også til en af de mest ustabile karakteristika ved bestemmelsen af de udviklingsmæssige slægtskaber mellem forskellige menneskegrupper. Før i tiden benyttede vestlige forskere hudfarve på en forkert måde til at beskrive og skelne mellem menneskeracer, men en af styrkerne ved
Egå Gymnasium 2007
naturvidenskab er evnen til at kunne korrigere sig selv. Vores nuværende viden om udviklingen af menneskets hud viser, at variationer i hudfarve, som de fleste af vore fysiske kendetegn, kan forklares ved tilpasning til miljøet via naturlig udvælgelse. Vi kan se frem til den dag, hvor levnene fra gamle videnskabelige fejlslutninger, vil blive slettet og erstattet af en bedre forståelse af menneskets oprindelse og forskellighed (diversitet). Vores variation i hudfarve burde fremhæves, som et af de mest synlige beviser på vores evolution som en art. Kilder: Scientific American, October 2002, Volume 287, Number 4. Skin Deep, Nina G. Jablonski and George Chaplin. Niels Roholts Biologi-hjemmeside: http://www.egaagym.dk/nr/biologi/roholt/index.html
Lektion NV 31
side 37 af 46
NV FORLØB 3
Egå Gymnasium 2007
LYS OG FARVER
Lektion NV 31
side 38 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Øjet
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 32
side 39 af 46
NV FORLØB 3
Egå Gymnasium 2007
LYS OG FARVER
Lektion NV 32
side 40 af 46
NV FORLØB 3
Egå Gymnasium 2007
LYS OG FARVER
Lektion NV 32
side 41 af 46
NV FORLØB 3
Egå Gymnasium 2007
LYS OG FARVER
Lektion NV 32
side 42 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
Øvelsesvejledning: Undersøgelse af øjet ved dissektion
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 32
side 43 af 46
NV FORLØB 3
Egå Gymnasium 2007
LYS OG FARVER
Lektion NV 32
side 44 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
BILAG 1 – Observationsark For hver lysfarve noteres den tilfældige farverækkefølge. I rækken nedenunder noteres testpersonens farvevurdering (farvesyn) af pladen. Lysfarve Pladens farve set i hvidt lys EKSEMPEL: Pladens farve set i violet lys:
Ny tilfældig farverækkefølge af pladerne for hver lysfarve gul
blå
orange
grøn
rød
violet
magenta
cyan
Noter farvesyn
Noter farvesyn
Noter farvesyn
Noter farvesyn
Noter farvesyn
Noter farvesyn
Noter farvesyn
Noter farvesyn
Pladens farve set i hvidt lys: Pladens farve set i violet lys: Pladens farve set i hvidt lys: Pladens farve set i blåt lys: Pladens farve set i hvidt lys: Pladens farve set i cyan lys: Pladens farve set i hvidt lys: Pladens farve set i grønt lys: Pladens farve set i hvidt lys: Pladens farve set i gult lys: Pladens farve set i hvidt lys: Pladens farve set i orange lys: Pladens farve set i hvidt lys: Pladens farve set i rødt lys: Pladens farve set i hvidt lys: Pladens farve set i magenta lys:
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 32
side 45 af 46
NV FORLØB 3
LYS OG FARVER
BILAG 2 - Resultatark
STOFFARVE I HVIDT LYS Violet
Blå
Cyan
Grøn
Gul
Orange
Rød
Magenta
Violet
Blå
L Y S F A R V E
Cyan
Grøn
Gul
Orange
Rød
Magenta
Egå Gymnasium 2007
Lektion NV 32
side 46 af 46
