【生活科学·STEM探究】What?同样是打伞防晒,为啥就我还被晒黑?!
在紫外线强烈的夏天,伞的防晒能力究竟如何呢?不同功能种类的伞的防晒能力一样吗?男生如何打伞才不会显得娘?(想要好好打伞的男孩子请仔细阅读!)
这次,我们依旧用STEM探究之科学的方法去设计方案解决问题!
一、提出问题
打伞遮阳防晒的能力如何呢?
平常我们都喜欢打伞遮阳,在烈日下给自己一片阴凉。那么打伞遮阳真的就可以完全遮挡住紫外线了吗?伞的防晒能力究竟如何呢?
不同功能种类的雨伞的防晒能力是否有明显差异?
每到夏天,都是各类雨伞营销的旺季。市场上充斥着各种类型的遮阳防晒雨伞,那究竟哪种的防晒能力最强呢?
二、提出假设
1.我猜测雨伞的防紫外线能力不错,因为可以遮挡大部分的阳光;
2.我猜测市场上最热的黑胶防晒雨伞防晒效果最好。
三、确定和控制变量
1.雨伞种类
做实验前,首先我们要凭借生活常识和实际观察来列举:生活中常见的伞有哪些种类。简单对其了解并进行分门别类。
小编此次选取了无胶层雨伞、内层银胶伞、内层黑胶防晒伞共3种进行测试。
2.做实验的天气、时间与地点
为了保证测试效果最佳:
(1)首先我们要选择夏季的艳阳天,不可多云、阴雨;
(2)一天中什么时候太阳最大?正午时分太阳最大;
(3)做实验要避免太阳的角度是倾斜的,要尽量是直射的,所以要选择正午时分太阳在头顶的时候;
(4)场地要空旷,无遮挡物
3.需要监测的物理量
阳光中大量的紫外线照射到皮肤,能够刺激皮肤的黑色素增多,所以使人皮肤变黑。所以我们测量雨伞的防晒能力,要监测紫外线的强度的增减。
1.实验材料:淡紫色无胶层雨伞、蓝色英伦格子无胶层雨伞、深蓝色内层银胶伞、黄色内层黑胶伞、紫色内层黑胶伞、米色内层黑胶伞。
2.实验仪器:装有Logeer Pro3.14软件的电脑、MINI数据采集器、UVA传感器、UVB传感器。
3.实验步骤:
(1)选择天气晴好的一天,在上午11:40左右,带上实验材料和仪器,前往四周无遮挡的人行天桥;
(2)将电脑——数据采集器——UVA/UVB传感器相连,设置采集时间为60秒;
(3)撑起雨伞,首先手握传感器(将探头垂直朝上)伸出雨伞采集无遮挡状态下的紫外线强度,大概过了20~30秒之后,再将手移回伞内;
五、采集并解释数据
1.淡紫色无胶层雨伞
2.蓝色英伦格子无胶层雨伞
3.深蓝色内层银胶伞
4.黄色内层黑胶伞
5.紫色内层黑胶伞
6.米色内层黑胶伞
7.数据统计
8.数据分析
此次实验是8月8日当天中午11点40分开始采集的,12点。
(1)从6组数据上看,当天中午的UVA范围在10000mW/㎡~13000mW/㎡之间,UVB范围在300mW/㎡~600mW/㎡之间,因为太阳的角度、天上的云彩的原因,有差异,但是总体来说差异不大;
(2)任何实验都有影响因素和误差,本次实验我们检测室外紫外线的强度,知道它们的大概范围,于是假设每组实验所面临的紫外线强度都是在相对一致的范围;
(3)UVA与UVB的变化几乎为同步,我们可以选取其中1个作为判断的标准,此次实验中我们以UVA为准,因为它的数值最大;
(4)假如每组实验室外的紫外线强度都在相对一致的范围,那我们就看伞内的紫外线强度的高度来判断伞的防紫外线能力;
(5)从数据图像上来看:仪器在移入第一把淡紫色无胶层雨伞和后两种黑胶伞内,其数据都有较大幅度的波动,并不十分平稳。可能是由于阳光本身的紫外线强度波动导致的。所以不能够完全以“室外紫外线最高值-伞内紫外线最低值”绝对判断伞的防紫外线能力,要考虑到阳光本身紫外线的波动,综合分析;
(6)从数据图像上来看:将仪器移入伞内的过程中,前三种伞的数据变化都有一定的过渡梯度,后三种的变化则比较迅猛,骤然下降。
这六把雨伞的防紫外线能力依次为:淡紫色无胶层雨伞<蓝色英伦格子无胶层雨伞<深蓝色内层银胶伞<米色内层黑胶伞<紫色内层黑胶伞<黄色内层黑胶伞;
根据防晒能力排序可以看出:
(1)无胶层雨伞最不防晒,所以不能用普通的雨伞代替有防晒功能的伞;
(2)内层银胶伞的防晒能力不如内层黑胶伞;
(3)在黑胶伞面世之前,我们通常打银胶伞防晒。黑胶伞面世之后,防晒伞的市场皆主推黑胶伞,平时我们可能感觉黑胶伞也许只是噱头,但是事实证明,黑胶伞的防晒能力是最强的;
(4)不同品牌、等级的内层黑胶伞防晒能力也有差异,主要看胶层的质量与厚度;
Boys and girls!尤其是男孩子们!为啥同样是打伞,你还是被晒黑了?因为伞打得不对啊!所以,炎炎夏季,给自己挑选一把质量好的黑胶防晒伞还是很有必要的!
七、总结与拓展
1.实验可改进之处
(1)伞的颜色会影响紫外线的强度吗?同款雨伞不同颜色对紫外线的防护是否有差异呢?小编此次实验只是粗略地用不同颜色不同种类的雨伞,各位老师同学下次可以把这个变量控制一下,成为一个新的研究方向;
(2)在此次实验中,小编由于仪器数量的限制,故采用了先在外采集再移入伞内的方法,如果条件允许的话,可以使用两组紫外线传感器同时采集,这样的数据更有说服力!
2.说了半天的UVA与UVB,它们究竟是什么呢?搞清楚它们再做好防晒!
请看往期文章:【使用说明(含小实验)】学会使用紫外线UVA/UVB传感器(UVA/UVB Sensor)