室内紫外线会让皮肤变黑吗?室内紫外线测量
开头闲聊
看见某个人室内还涂防晒霜,我就不理解,室内又没有太阳,涂啥防晒霜。某人说,没看见我就坐在窗边,也会有紫外线进来的。那现在这没太阳直照,也没有紫外线的咯。某人又说,这不是对面的建筑会反射紫外线过来!!!我尽无法反驳……
目的
既然说不清,那就整个紫外线检测仪吧,一测试什么都清楚了。分别用紫外线测试仪检测室外的直射阳光,室内透过玻璃后的和经过薄窗帘的阳光。观察它们的紫外线强度,就可以大概知道在室内需不需要室内防晒了。
检测前的准备
现在让我们看看紫外线检测仪吧,网上一搜,这要几百块钱也太贵了吧。既然这样,那就自己做一个吧。开始本文正片,手动制作一个紫外线测试仪。
首先我们了解下紫外线。紫外线是紧邻着可见光的不可见电磁波。人们还经常给紫外线分成UVA、UVB、UVC……等,波长依次减小。其中对皮肤的危害主要是UVB造成的,会造成晒伤,皮肤癌,但是其穿透性差,一层很薄的衣服便不能透过。UVA的穿透性要比UVB的强很多,UVA的话可能就没有什么太大危害,最大的危害可能是会让美女们变黑。适当的紫外线可以让身体合成维生素D,维护骨骼健康。
硬核部分(可跳过看最后总结)
对于专业的分析紫外线,当然是要光谱仪啦,but,这种东西只有实验室里有啦。我都嫌淘宝的紫外线仪贵,不考虑实验室器材。搜了下,发现了ML8511这款紫外线传感器,价格比较便宜,20多元。为了读取传感器数据,买了个Arduino nano开发板和一块小Oled显示器。
首先看下我们的传感器。传感器大概可以检测到280nm到400多点的紫外线,其中对320到380nm左右的紫外线具有高度敏感性,可以很好的评估UVA强度。

这个传感器输出的电压代表了当前的光照强度。以365nm光波为例,厂商给出了电压和光照强度的对应图。从图里可以看出,电压和光照强度成线性相关。为了计算方便,这个实验中做出了紫外线强度和电压成正比的假设,这样的假设至少在UVA波段,具有很高的可靠性。

接下来就是把芯片连接到Arduino nano开发板上了。选择这样的测量系统,基本就不用设计电路了,十分方便。传感器的和显示器的连接可以参考本文最后给出的链接。我还添加了一个按键开关来切换显示功能,按键接在D2口。连接好所有的元器件后,如下:

然后在电脑Arduino IDE中编写代码上传到单片机里就可以了。代码放在文章后面。
检测结果和总结
当阳光穿过窗户和很薄的透光窗帘到达室内时,于阳光不直射的位置测得紫外线强度为0.08mW/cm^2,阳光直射位置测得紫外线度为0.4mW/cm^2。当阳光只穿过窗,没有窗帘时,于阳光直射的位置测得紫外线强度1.56mW/cm^2。当阳光没有玻璃阻隔直射测量装置时,紫外线强度为4mW/cm^2。
通过这次实验得出,在室外阳光直射受到的紫外线强度最强,可以是在有玻璃窗帘阻隔的室内测得数值的10倍。仅仅玻璃窗就可以隔绝约60%的紫外线。当在室内,有窗帘和玻璃的阻挡下,只要不是被太阳直射,紫外线强度是非常低的,只有室外的2%。由此来说在室内无阳光照射的房间内,工作8小时吸收的紫外线等价于在阳光支直射的室外停留9.6分钟吸收的紫外线量。这样的值是非常非常低的,可以说不会有晒黑的风险。当太阳会透过窗户直射入屋子里时,最好还是拉上薄纱面料的窗帘,人体不要直接暴漏在阳光下。按强度减小10倍来计算,室内照射8小时,相当于室外直晒48分钟。当然,这样的8小时照射时间在现实中往往不存在,一个房间一天里也就最多有半天是太阳直照的。总的来说,室内涂防晒,是没必要的,薄窗帘足够应对。
代码:
参考网址:
https://learn.sparkfun.com/tutorials/ml8511-uv-sensor-hookup-guide/all
https://funduino.de/nr-42-oled-display-ssd1306-128x64-128x32