1.1 Der Wellenlängenbereich von optischer Strahlung

Gemäß DIN 5031 beschreibt der Begriff „optische Strahlung” elektromagnetische Strahlung im Wellenlägenbereich von 100 nm bis zu 1 mm (vgl. Abb. 1). Die Begriffe „Licht” und „sichtbare Strahlung” (VIS) beziehen sich auf den Wellenlängenbereich zwischen 360 nm und 830 nm. Diesen Bereich kann das menschliche Auge wahrnehmen. Optische Strahlung mit kürzeren Wellenlängen als 400 nm wird auch als ultraviolette Strahlung (UV) bezeichnet und ist weiter unterteilt in UV-A, UV-B und UV-C. Ähnlich deckt infrarote (IR) Strahlung den Wellenlängenbereich oberhalb von 800 nm ab und ist unterteilt in IR-A, IR-B und IR-C (DIN 5031, Teil 7). Geräte zur Messung optischer Strahlung spektral aufgelöst heißen Spektrometer. Sind diese radiometrisch kalibriert spricht man von Spektralradiometern.

Abb. 1: Der Wellenlängenbereich elektromagnetischer Strahlung

An dieser Stelle ist zu betonen, dass diese Klassifizierung elektromagnetischer Strahlung eine Frage der Konvention ist und nicht auf qualitativen Eigenschaften der elektromagnetischen Welle selbst beruht. Stattdessen ist sie durch die Auswirkungen der Strahlung bei Wechselwirkung mit Materie motiviert. Beispielsweise deckt der UV-B-Bereich diejenigen Wellenlängen des Sonnenspektrums ab, die insbesondere Erbgutschädigung hervorrufen und dadurch Melanome und andere Hautkrebsarten verursachen können. Da sich die Auswirkungen bei der Wechselwirkung von Strahlung und Materie nicht sprunghaft mit der Wellenlänge ändern, resultieren daraus je nach Autor leicht unterschiedliche UV-A- und UV-B-Bereiche. Als Beispiel definieren die US-Behörde für Nahrungsmittel und Medikamente (engl. Food and Drug Administration, FDA) und die US-Behörde für Umweltschutz (engl. Environmental Protection Agency, EPA) den UV-A-Bereich zwischen 320 nm und 400 nm. Zwei der Hauptstandardisierungsbehörden hingegen, die CIE und die DIN, stimmen in ihrer Definition des UV-A-Bereichs zwischen 315 nm und 400 nm überein.

Spektrale Empfindlichkeitsfunktionen wie die photopische Antwortfunktion der CIE wurden ebenso im Zusammenhang mit anderen biologischen Effekten optischer Strahlung definiert, wie z. B. Erbgutschädigung, Erythemabildung (Sonnenbrand) und Bildung von weißem Hautkrebs, Bräunung der menschlichen Haut sowie Photosyntheseprozesse von Pflanzen. Diese wurden untersucht und mittels spektraler Empfindlichkeiten quantifiziert. Insbesondere im Zusammenhang mit bestimmten biologischen Reaktionen wird oft der Begriff „Wirkungsfunktion” statt dem Begriff „spektrale Empfindlichkeit” verwendet. Beispiele sind in den beiden nachfolgenden Abbildungen (s. Abb. 2) dargestellt. Weitere Informationen finden Sie beispielsweise bei Messung von Gefährdung durch optische Strahlung oder PAR Messungen (Photosynthetically Active Radiation).

Abb. 2: Wirkungsfunktionen von Erythem