Onzichtbaar licht: De toepassingen en gevaren van IR en UV: Uitleg & Oefenen

Wist je dat de kleuren van de regenboog maar een héél klein deel zijn van al het licht dat bestaat? Er is een enorme wereld aan lichtstralen om ons heen die we met het blote oog helemaal niet kunnen zien. In dit artikel duiken we in de theorie achter onzichtbare straling. We kijken naar de twee bekendste vormen die direct naast ons zichtbare kleurenspectrum liggen: infrarood (IR) en ultraviolet (UV). Je ontdekt waarom de politie UV-licht gebruikt bij misdaadonderzoek, hoe een warmtecamera werkt in het donker, en welke gevaren deze onzichtbare straling met zich meebrengt.

Meer dan je kunt zien

Zichtbaar licht bestaat uit golven. Rode lichtgolven zijn wat langer en uitgerekt, terwijl violette lichtgolven heel kort en energierijk zijn. Als we nóg langere golven maken dan rood, of nóg kortere golven dan violet, kunnen onze ogen ze niet meer waarnemen. Dat noemen we onzichtbare straling.

Infrarood (IR): De Wereld van Warmte

Infrarood betekent letterlijk 'onder het rood'. Deze straling heeft langere golflengten dan zichtbaar rood licht. Hoewel je IR-straling niet kunt zien, voel je het wel: we ervaren infrarood namelijk als warmte. Alles wat een temperatuur heeft, zendt infraroodstraling uit. Jij dus ook!

Toepassingen van Infrarood

Omdat wij zelf geen IR kunnen zien, heeft de mens technologie bedacht om dit licht toch te kunnen gebruiken:

Warmtecamera's en nachtkijkers: Een warmtecamera vangt de onzichtbare IR-straling van mensen of dieren op en vertaalt dit naar een zichtbaar plaatje op een scherm. Zo kan de politie een inbreker vinden in het pikkedonker.
Afstandsbedieningen: Het lampje voorop je afstandsbediening knippert in infrarood om een onzichtbare code naar je tv te sturen.
Geneeskunde: Speciale infraroodlampen worden door fysiotherapeuten gebruikt om spieren op te warmen, pijn te verlichten en de bloedsomloop te verbeteren.

Gevaren van Infrarood

Infrarood is over het algemeen vrij veilig. Denk maar aan de lekkere warmte van de zon of een kampvuur. Maar als de IR-straling extreem geconcentreerd of intens is (bijvoorbeeld bij een krachtige hittebron of een industriële IR-laser), kan het leiden tot ernstige brandwonden op de huid of schade aan het netvlies in je oog.

Een stoomtrein gezien door een warmtecamera.
Bron: Wikimedia Commons

Oefenopgave

Een inbreker verstopt zich 's nachts in de bosjes. Het is aardedonker. Een politiehelikopter zoekt met een normale camera en met een warmtecamera.

Kan de politie de inbreker zien met de normale camera? Leg uit.
Kan de politie hem zien met de warmtecamera? Leg uit waarom dit wel/niet werkt.

Uitwerking

Nee, een normale camera werkt met zichtbaar licht. Omdat het aardedonker is, is er geen lichtbron en reflecteert de inbreker geen zichtbaar licht richting de camera.
Ja, de inbreker is waarschijnlijk warm (rond de 37°C) en zendt daardoor continu onzichtbare infraroodstraling (warmtestraling) uit. De warmtecamera vangt dit op en maakt hem zichtbaar op het scherm.

Ultraviolet (UV): Energierijk en Onzichtbaar

Ultraviolet betekent 'voorbij het violet'. Deze lichtgolven zijn korter dan het violette licht dat wij nog nét kunnen zien, en ze bevatten veel meer energie. Juist die hoge energie maakt UV-licht heel nuttig, maar tegelijkertijd ook gevaarlijk.

Toepassingen van UV-licht

Vitamine D: Ons lichaam heeft een klein beetje UV-straling van de zon nodig om vitamine D aan te maken. Dit is onmisbaar voor sterke botten.
Forensisch onderzoek: Bepaalde stoffen (zoals bloed, zweet of vals geld) lichten helder op wanneer je er met een speciale UV-lamp op schijnt. Rechercheurs gebruiken dit om sporen te zoeken op een plaats delict.
Desinfectie: Omdat UV-licht zoveel energie bevat, kan het het DNA van bacteriën en virussen kapotmaken. Ziekenhuizen en waterzuiveringsinstallaties gebruiken felle UV-lampen om gereedschap of drinkwater razendsnel te ontsmetten.
De natuur: Wij zien het niet, maar bijen en andere insecten kunnen wél UV-licht zien! Bloemen hebben vaak speciale UV-patronen (een soort landingsbanen) die insecten precies naar de nectar leiden.
Zonnebanken: Zonnebanken gebruiken UV-straling om de aanmaak van melanine in de huid te stimuleren, waardoor je een bruine kleur krijgt. Dit proces lijkt op zonlicht, maar de straling is vaak sterker en kan schadelijk zijn bij veel gebruik.

Gevaren van UV-licht

De hoge energie van UV-straling is verraderlijk. Omdat we het niet zien of voelen (UV is géén warmte), hebben we het vaak niet door als we te veel straling vangen.

Huidschade: Te veel UV-licht beschadigt de cellen in je huid. Op de korte termijn zorgt dit voor zonnebrand (je huid wordt rood en pijnlijk). Op de lange termijn kan dit leiden tot vroegtijdige huidveroudering en huidkanker.
Oogschade: Net als je huid kunnen ook je ogen 'verbranden' door UV. Dit heet sneeuwblindheid of lasogen, en is extreem pijnlijk.

Bescherming tegen UV-straling

Je kunt jezelf beschermen tegen UV-straling door:

Zonnebrandcrème te gebruiken
Een zonnebril te dragen
In de schaduw te blijven
Beschermende kleding te dragen

Verschil tussen IR en UV

Eigenschap	Infrarood (IR)	Ultraviolet (UV)
Golflengte	Lang	Kort
Energie	Lager	Hoger
Effect	Warmte	Chemische reacties
Zichtbaar	Nee	Nee

Oefenopgaven

Stel, je bent op vakantie. De zon schijnt niet direct, want er is een dik wolkendek. Je besluit je daarom niet in te smeren met zonnebrandcrème. Waarom is dit natuurkundig gezien een onverstandige en gevaarlijke beslissing?

Uitwerkingen:

UV-straling is iets heel anders dan zichtbaar zonlicht. Wolken houden het zichtbare licht deels tegen, maar de gevaarlijke, energierijke UV-straling gaat voor een groot deel dwars door de wolken heen. Je kunt dus ook op een bewolkte dag huidcellen beschadigen en flink verbranden! Smeren blijft dus noodzakelijk.

Samenvatting

Naast het zichtbare kleurenspectrum bestaan er onzichtbare soorten straling. Infrarood (IR) heeft golflengten die langer zijn dan rood licht. We voelen IR als warmte en gebruiken het in afstandsbedieningen en warmtecamera's. Bij een te hoge intensiteit kan IR brandwonden veroorzaken. Ultraviolet (UV) heeft golflengten korter dan violet licht en bevat heel veel energie. Het is nuttig voor de aanmaak van vitamine D, forensisch onderzoek en het doden van bacteriën (desinfectie). Omdat de hoge energie van UV je DNA kan beschadigen, is bescherming (zoals zonnebrandcrème en een zonnebril) essentieel om huidkanker en oogschade te voorkomen.

Oefenen met Licht, Kleur en Beeld

Klik hier om onze oefentoets te gebruiken over de volgende onderwerpen:

Lichtbronnen
Het kleurenspectrum en kleuren zien
Het toepassen van de spiegelwet
Schaduwen tekenen (kernschaduw en bijschaduw)
Spiegelbeelden tekenen
Lenzen en het oog
Constructie van lichtstralen bij een positieve lens
Infraroodstraling en UV-straling

Wil je ook met andere onderwerpen oefenen?
Hier vind je alle oefentoetsen over de onderwerpen van NaSk.