Influence of light filters on reading skills with reading from a screen

1

Invloed van lichtfilters op leesvaardigheid bij het lezen vanaf een

beeldscherm

ABSTRACT – Onderzoek is gedaan naar het positieve effect van kleurenfilters op de leesvaardigheid van studenten op Science Park Amsterdam: Hoe wordt de leessnelheid en – zorgvuldigheid van Amsterdamse studenten beïnvloed door het filteren van de straling, afkomstig van een beeldscherm, met behulp van een kleurenbril? De leessnelheid en leeszorgvuldigheid van deze doelgroep is onderzocht. Twee soorten kleurenfilters zouden geproduceerd worden, blauw en rood, waarvan enkel het blauwe filter gerealiseerd is. Leeszorgvuldigheid en leessnelheid zijn getest, waarbij een controlegroep zonder, en een testgroep met kleurenfilter de testen afnamen. Er is een positief significant effect gevonden voor het gebruik van het blauwe kleurenfilter op de leeszorgvuldigheid van de Amsterdamse student. Vervolgonderzoek zal echter moeten uitsluiten of dit daadwerkelijk veroorzaakt wordt door enkel het filter, of dat de grootte van de brillenglazen hier ook invloed op hadden.

Aantal woorden: 5.128

2

Inhoudsopgave

1. Inleiding ... 3

2. Interdisciplinariteit ... 4

3. Theoretisch kader ... 5

3.1 Straling van beeldscherm en factoren bij visuele opname... 5

3.2 Oorzaak slechtere leessnelheid en-zorgvuldigheid van een beeldscherm ... 6

3.3 Kleurtinten bij het filteren van het licht ... 8

3.4 Productie van brillenglas met de specifieke filters ... 9

4. Hypothese ... 9

5. Methode ... 10

5.1 Produceren kleurenbril ... 10

5.2 Effect van filteren van licht op leessnelheid en leeszorgvuldigheid ... 10

5.2.1 Participanten ... 10 5.2.2 Materialen ... 11 5.2.3 Procedure ... 11 5.2.4 Data analyse ... 11 6. Resultaten ... 13 7. Discussie ... 15 8. Conclusie ... 16 Appendix ... 19 A: Principe kleurenfilters ... 19 B: Taak Leessnelheid ... 21 C: Taak Leeszorgvuldigheid ... 22

D: Plan van aanpak ... 23

E: Opdracht 2.3-2.6 ... 24

F: Interview professor Alfred Brouwer, 3/11/2014 ... 25

G: Labnotulen ... 28

H: Sol-Gel methode ... 30

3

1. Inleiding

Computers, laptops, tablets en smartphones zijn niet meer weg te denken uit het leven van een moderne student. Niet alleen in hun vrije tijd, maar ook tijdens het studeren zijn deze nieuwste technologieën van groot belang. In colleges aantekeningen maken, artikelen zoeken op internet, papers schrijven op een laptop en colleges terugkijken zijn een paar voorbeelden van digitale handigheden die studenten veel gebruiken. Daarnaast heeft elke universiteit een elektronische leeromgeving, waar alle belangrijke informatie en opdrachten online staan. Tegenwoordig ontkom je er als student dus niet aan om achter de computer te kruipen. De digitalisering van het onderwijs is daarmee een feit (Bussemaker, 2014).

Al deze technologische snufjes worden door studenten gebruikt, maar onderzoek wijst uit dat er grote nadelen vastzitten aan de digitalisering van onderwijs. Volgens Mills en Weldon (1987) leest men namelijk significant langzamer van een computerscherm dan van papier. Van Driel (1999, aangehaald in Van de Ven, 2002) concludeert hetzelfde in zijn onderzoek. De leessnelheid is 20 tot 30 procent langzamer van een scherm dan van papier. Daarnaast vond Van Driel (1999, aangehaald in Van de Ven, 2002) dat men minder zorgvuldig leest van een scherm. Dit werd onderzocht door middel van een taak waarin typefouten aangewezen moesten worden. Met de digitalisering van het onderwijs is er dus een probleem ontstaan: studenten lezen veel teksten vanaf de computer en dit lezen zij langzamer en minder zorgvuldig dan van papier.

Er zijn verschillende manieren om dit probleem op te lossen. Het is een mogelijkheid om de digitalisering van het onderwijs af te remmen en misschien zelfs terug te dringen. Toch denken wij dat deze oplossing een kleine kans van slagen heeft, omdat de digitalisering in het onderwijs ook veel voordelen kent. Met het oog op duurzaamheid scheelt het veel papier en boeken wanneer de student alle informatie kan lezen op de computer of laptop. Daarnaast zijn computers en internet zeer handig voor communicatie, zowel tussen hoogleraren en studenten als tussen de studenten zelf. Verder heeft digitalisering een motiverende uitwerking op studenten, omdat het een moderne vorm van onderwijs is. Studenten voelen zich vertrouwd met computers en gaan er zeer handig mee om, de productiviteit zal daardoor ook kunnen stijgen. Digitalisering zorgt ook voor een visuele en auditieve ondersteuning van stof. Dit is belangrijk, omdat het studenten kan helpen de stof beter te begrijpen. Ten slotte blijkt uit het onderzoek van Pijls (2000) dat bij wiskunde de computer functioneel gebruikt wordt. Veel moeilijke berekeningen kunnen niet gemaakt worden zonder gebruik van computer. Kortom, digitalisering is niet meer weg te denken van de universiteit.

Een andere oplossing voor het probleem zou het filteren van licht kunnen zijn. Uit onderzoek (van As &Harmannij, 2013) blijkt dat gebruikers van de dyslexiebril van XLens een significante vermindering ondervinden van bepaalde leesklachten na minstens drie jaar gebruik. De gebruikers van de filters van Xlens ervaren een positief effect op hun leesvaardigheid. Ook het onderzoek van Wilkins et al. (2005) toont aan dat kleurenfilters de leessnelheid verbeterd bij personen met dyslexie. Verder blijkt uit onderzoek (Chase et al., 2003) dat de orale leesvaardigheid van volwassen lezers beter is wanneer langere golflengten, zoals rood, worden

4

uitgezonden uit de lichtbron. Echter is juist uit ander onderzoek (Solan, 1998;. Williams et al., 1992) gebleken dat kortere golflengten, zoals blauw, zorgen voor verbeterende leesprestaties, met name bij jonge gehandicapte lezers. Deze bevindingen leiden tot een nieuwe mogelijke oplossing voor het probleem: de kleurenbril voor studenten. Deze kleurenbril kan er mogelijk voor zorgen dat studenten sneller en zorgvuldiger van een computerscherm lezen.

Deze mogelijke oplossing brengt ons tot de hoofdvraag van dit onderzoek: Hoe wordt de leessnelheid en –zorgvuldigheid van Amsterdamse studenten beïnvloed door het filteren van de straling, afkomstig van een beeldscherm, met behulp van een kleurenbril? Om deze vraag te beantwoorden zijn deelvragen opgesteld vanuit verschillende disciplines: 1. Wat voor straling zendt een beeldscherm uit en waar zou de slechtere leesvaardigheid, bij het lezen vanaf een beeldscherm, van af kunnen hangen? 2. Wat is de oorzaak van de slechtere leessnelheid en –zorgvuldigheid bij het lezen vanaf een beeldscherm? 3. Welke kleurtinten kunnen het best gebruikt worden bij het filteren van het licht om de leessnelheid en –zorgvuldigheid te beïnvloeden? 4. Hoe wordt een brillenglas met de specifieke lichtfilters geproduceerd? 5. Heeft het filteren van het licht, afkomstig van het beeldscherm, effect op de leessnelheid en –zorgvuldigheid?

In deze paper zal allereerst zal uitgelegd worden waarom interdisciplinariteit nodig is om de onderzoeksvraag te beantwoorden. Daarna zullen de eerste vier deelvragen beantwoord worden in het theoretisch kader. Op basis hiervan kan de hypothese opgesteld worden. Voor de vijfde deelvraag wordt een empirisch onderzoek gedaan. Hiervoor zal eerst de methode uitgelegd worden, gevolgd door de resultaten. Tot slot wordt een conclusie en discussie gegeven.

2. Interdisciplinariteit

Wat betreft de interdisciplinariteit van dit onderzoek is er met name een wisselwerking tussen de natuur- en scheikunde. Deze twee disciplines hebben dezelfde theoretische basis, namelijk het atoommodel van Bohr. Toch gaan de disciplines er op hele verschillende manieren mee verder. Vervolgens hebben ze elkaar wel weer nodig. Dit wordt hieronder toegelicht.

Natuurkunde richt zich vooral op de precieze werking van straling en de fysische eigenschappen daarvan. Zo komt absorptie en transmissie aan te pas om inzicht te verkrijgen wat precies de werking van een lichtfilter is. Scheikundig gezien is dat niet heel relevant voor het kleurenfilter. Hetgeen deze discipline doet is het productieproces van de organische en anorganische verbindingen achterhalen. Dit kan, met hulp van de natuurkunde, gebruikt worden om een kleurenfilter te produceren.

5

Deze twee disciplines zetten het vereiste klaar om vervolgens door de econometrie behandeld te kunnen worden: het empirisch onderzoek. Een stevige basis moet hiervoor klaargemaakt worden. Wanneer deze gevormd is kan de econometrie zijn statistiek gebruiken. Op de volgende pagina is in figuur 1 te zien waarin de verschillende processen en hoofdpunten elkaar opvolgen en aanvullen. De blauwe vlakken komen vanuit de natuurkundige discipline, de rode kaders uit de statistiek en de groene vlakken vanuit scheikundig inzicht. De zwarte vakken horen bij alle drie de disciplines.

Figuur 1: Interdisciplinair schema van het onderzoek naar de kleurenbril, waarbij blauw natuurkundig inzicht aangeeft, groen scheikundig inzicht en rood verwijst naar statistiek. Verder hoort zwart bij alle disciplines.

3. Theoretisch kader

3.1 Straling van beeldscherm en factoren bij visuele opname

Aangezien LCD (liquid crystal display) het meest gebruikte type display is, en deze ook gebruikt wordt op de locatie waar het onderzoek zal plaatsvinden, wordt hierop de focus gelegd. Op welke techniek berust de licht en beeldvorming van een LCD scherm?

Om deze vraag te beantwoorden moeten de fundamenten van licht bekeken worden: licht is een elektromagnetische golf, met een oscillerende vector voor zowel zijn elektrisch veld als zijn magnetisch veld. Deze twee trillingen bewegen loodrecht op elkaar, in een enkel vlak. De polarisatie van licht hangt af in welk vlak het elektrisch veld oscilleert. Een enkel gepolariseerde lichtstraal heeft dan dus ook een oscillerende elektrisch veld vector in een enkel vlak (Griffiths, 1998).

Ongefilterd licht heeft polarisaties in meerdere richting, gemengd met elkaar. Deze polarisaties zijn echter te filteren, met een polarisatiefilter. Een polarisatiefilter wat bij LCD's gebruikt wordt is bijvoorbeeld een wired-gridpolarizer. Deze bestaat uit rijen geleidende metaaldraadjes, geplaatst op een stuk doorzichtig glas. De elektromagnetische golven die een elektrische oscillatie hebben welke richting van de metaaldraden goed kan volgen zal worden

6

teruggekaatst. De golven met een elektrische oscillatie loodrecht op de lijnen zal doorgelaten worden (Griffiths, 1998).

Twee van deze polarisatiefilters worden tegenover elkaar gezet, de tweede met een 90 graden gedraaid filter ten opzichte van de ander. Tussenin zit een module met vloeibare kristallen, georiënteerd in een natuurlijke helixstructuur. Deze helixstructuur kan de polarisatie van het doorkomend licht draaien. Wanneer deze helixstructuur zo georiënteerd is dat de uitkomende, gedraaide polarisatie overeenkomt met het tweede polarisatiefilter, zal het licht door dit systeem kunnen. Door een potentiaalverschil op te leggen tussen de twee polarisatieplaten verandert de oriëntatie van deze kristallen, doordat hun eigen elektrische lading de Coulombkracht van een elektrisch veld ondervindt. De polarisatie van het licht zal niet meer gedraaid worden (Griffiths, 1998). Met behulp van wisselspanning kan een bepaalde oriëntatie vastgehouden worden, zodat de lichtsterkte kan variëren (Ge, Zhu &Wu, 2006)

LCD berust op dit principe. Computerschermen zijn voorzien van deze losse modules. Drie van deze modules vormen samen een hoofdmodule. Deze drie hebben elk een filter van een van de drie primaire kleuren (rood, blauw en geel) en kunnen zo combineren tot andere kleuren. (Sabnis, 1999). Daarnaast kunnen deze hoofdmodules ook weer met elkaar combineren, wat leidt tot een groot spectrum aan kleurencombinaties (Tsuda, 1992;Ruelberg& Zander, 1993).

De modules worden kunstmatig belicht. Achter de modules van polarisatiefilters en vloeibare kristallen wordt een kunstmatige lichtbron aangebracht. Deze lichtbron is tegenwoordig veelal gemaakt van LED diodes. Straling die uitgezonden wordt door een LCD-display is dan ook gepolariseerde elektromagnetische straling in het zichtbare spectrum, met extra uv-straling, uitgezonden door warmtevorming.

3.2 Oorzaak slechtere leessnelheid en-zorgvuldigheid van een beeldscherm

Onderzoek heeft aangetoond dat de leessnelheid zo'n 20 tot 30 procent langzamer is wanneer men een tekst vanaf een beeldscherm leest dan wanneer deze tekst gelezen wordt op papier (Van Driel, 1999, aangehaald in Van de Ven, 2002). Specifieke oorzaken van de vermindering van leessnelheid zijn lastig te achterhalen.

Wel zijn oogklachten, verkregen door veel achter een computerscherm te zitten, geclassificeerd onder Computer Vision Syndrom (Blehm, Vischnu et al., 2005). Onder andere oogpijn, vermoeide ogen, irritatie en dubbel zien tijdens het werken achter een computerscherm vallen onder deze term. Deze klachten kunnen uiteraard de leesvaardigheid goed beïnvloeden. Behm, Vischnu et al. (2005) hebben een aantal oorzaken aangehaald:

• Er wordt minder geknipperd met de ogen wanneer men achter een computerscherm zit. Normaal knippert men zo'n 10 tot 15 keer per minuut. Achter een beeldscherm kan dit totaal 60 procent verminderen, wat droge en vermoeide ogen kan veroorzaken.

7

• De tekst die men leest vanaf een beeldscherm heeft een ander perspectief wanneer men leest vanaf een papier op tafel. Horizontaal lezen, vanaf een beeldscherm, opent de oogleden meer, en leidt tot een snellere uitdroging van de ogen. Wanneer men naar beneden kijkt, en een blad vanaf de tafel leest, is dit minder.

• De beeldkwaliteit van een scherm zou mogelijk invloed kunnen hebben op de belasting die de ogen ondergaan. Het aantal pixels (dots per inch) bepaalt hoe scherp het beeld is; minder dpi betekent een minder scherp, vervaagd beeld. "It is thought that slightly blurred characters would create an understimulation of accomodation, creating a lag of accomodation behind the image on the screen”(Behm, Vischnu et al. (2005). Hier is echter geen concluderend onderzoek naar gedaan.

• De refreshrate van een beeldscherm heeft wel invloed op de vermoeidheid van de ogen. Dit is hoe vaak het beeld wordt vernieuwd per seconden, dus hoe vaak de LCD-modules een nieuwe lichtpuls doorgeven. "At the lower refresh rate, mean accommodation in monocular vision was 0.06 D weaker, median eye blink duration was 6% shorter, and mean eye blink interval was 15% longer". (Behm, Vischnu et al. (2005). Droge vermoeide ogen zijn een gevolg hiervan. Leessnelheid is ook in verband gebracht met de refreshrate van beeldschermen, waarbij er bij overstap van een 60Hz naar een 500Hz beeldscherm 8 procent sneller wordt gelezen.

• Daarnaast wordt de radiatie, die een LCD-beeldscherm uitzendt, ook nog aangehaald. Het elektromagnetisch spectrum wat een beeldscherm zou schadelijke straling bevatten, wat een schadelijk effect zou hebben op het zicht. Onderzoek heeft echter niet kunnen aantonen dat er schadelijke radiatie vrijkomt bij een LCD-scherm.

De laatste drie punten zijn niet makkelijk aan te nemen, aangezien de beeldschermen van tegenwoordig over goede kwaliteit beschikken, waarnaast de schadelijke radiatie niet is aangetoond.

Er kan naast al deze punten ook nog een verschil worden gemaakt in het soort licht wat opgenomen wordt wanneer men van een beeldscherm leest. Licht van een directe bron kunnen we actief licht noemen, en is dus het licht waarvan men leest bij een beeldscherm. De actieve lichtbron is het backlight panel wat door de LCD modules schijnt. Gereflecteerd licht kunnen we passief licht noemen, en is het licht waarvan men leest als men een boek, of een tijdschrift openslaat. De intensiteit van actief licht (zou) groter (moeten) zijn in vergelijking met passief licht. Niet al het licht wat op een papieren blaadje valt zal gereflecteerd worden, een groot deel wordt zelfs geabsorbeerd. Dit, in combinatie met het minder knipperen van de ogen, kan tot gevolg hebben dat men moeilijker leest, omdat de ogen meer belast worden. Vanuit deze, en de vorige deelvraag kan verantwoord worden waarom er is gekozen voor onderzoek naar het filteren van straling bij het lezen vanaf een beeldscherm (Yule & Neilson, 1951).

8

3.3 Kleurtinten bij het filteren van het licht

Er zijn verschillende onderzoeken gedaan naar het effect van de kleur van de omgeving op prestaties van mensen (Kwallek & Lewis, 1990; Stone, 2001, 2003). Deze onderzoeken dragen bij aan het bepalen welke kleurtinten het best gebruikt kunnen worden bij het filteren van het licht om de leessnelheid en –accuraatheid te beïnvloeden.

De onderzoekers gebruiken allemaal een neutrale, warme en koude kleur voor de werkomgeving. De neutrale kleur wordt gebruikt als controlekleur. Het idee om vervolgens een warme tegen een koude kleur af te zetten is gebaseerd op het onderzoek van Wineman (1979, aangehaald in Stone, 2003). Hij stelt namelijk dat warme en koude kleuren verschillende uitwerkingen hebben op de prestaties van mensen. Een warme kleur zorgt voor een focus naar buiten, wat betekent dat mensen alerter zijn en bewuster bezig zijn met wat er in hun omgeving gebeurd. Een koude kleur zorgt juist voor een focus naar binnenin de mens, wat betekent dat mensen zich beter kunnen concentreren op visuele en mentale taken. Voor het empirisch onderzoek is het dus van belang om te werken met een neutrale, warme en koude kleur.

De neutrale kleur is wit in de onderzoeken van Kwallek en Lewis (1990) en Stone (2001). Wit is een mengsel van alle kleuren en heeft geen tint. Het wordt daarom niet beschouwd als een kleur. Vandaar is wit een goede neutrale kleur om te gebruiken als controlekleur.

Als warme kleur hebben de onderzoekers (Kwallek & Lewis, 1990; Stone, 2001, 2003) voor rood gekozen. Dit is gedaan omdat rood wordt geassocieerd met boosheid, spanning en stimulatie. Het is daarmee een kleur die zeer krachtig is en zodoende een duidelijk merkbare invloed op de prestaties van mensen heeft. Dit blijkt ook uit de verschillende onderzoeken. Kwallek en Lewis (1990) vinden dat de minste fouten werden gemaakt in een rode kamer bij een taak die de leeszorgvuldigheid test, tegenover de neutrale kleur. Stone (2003) komt juist tot de conclusie dat een rode kamer tot significant slechtere resultaten leidt bij een leeszorgvuldigheidstest. Het zijn tegengestelde theorieën, maar beide onderzoeken tonen aan dat een rode omgeving inderdaad een invloed heeft op de leeszorgvuldigheid. Daardoor is rood een interessante kleur om te gebruiken als warme kleur.

De koude kleur was verschillend in de onderzoeken. Kwallek en Lewis (1990) gebruiken groen, terwijl Stone (2001, 2003) werkt met een blauwe omgeving. Zoals gezegd tonen Kwallek & Lewis (1990) aan dat mensen in een rode omgeving slechter presteren dan in een witte omgeving. In een groene omgeving is daarentegen geen betere prestatie te vinden. Daarmee concluderen zij dat een groene omgeving geen significante invloed heeft op de leeszorgvuldigheid (Kwallek & Lewis, 1990). Dit is in tegenstelling tot een blauwe omgeving, uit de resultaten van Stone (2003) blijkt namelijk dat deze kleur tot een betere prestatie leidt bij het maken van taken, omdat het een kalmerende werking heeft op mensen. Een blauwe omgeving, in contrast met een groene omgeving, heeft dus een positieve invloed op de prestaties van mensen. De kleur blauw is daarom goed te gebruiken als koude kleur.

9

Naar aanleiding van deze onderzoeken is er een koppeling gemaakt naar het kleurenfilter en zijn de kleuren wit, rood en blauw gekozen voor het filteren van het licht om de leessnelheid en –accuraatheid te beïnvloeden.

3.4 Productie van brillenglas met de specifieke filters

Glas is een anorganisch materiaal dat met behulp van organische kleurstoffen een transparante kleur kan krijgen (Nakazumi & Amano, 1992). Gekleurde glazen kunnen gemaakt worden uit soda-glas met de sol-gel methode, waarbij reactieve kleurstoffen direct verbonden kunnen worden met een Si-O-netwerk in de silica-coatingslaag, oftewel een siliciumoxide-coatingslaag. Echter bleek uit het interview met Alfred Brouwer (pers. comm., 03/11/2014, Appendix F) dat de spincoatingsmethode beter zou werken doordat er geen specifiek apparaat voor de sol-gelmethode aanwezig is op de Universiteit van Amsterdam. Hierdoor zou het dippen met de hand plaats moeten vinden waardoor de reproductiemogelijkheid erg laag zou zijn. De sol-gel methode is beschreven in Appendix H. Zowel de spincoating als de sol-gel methode zijn beide oppervlaktebehandelingsprocessen om een dunne egale laag op een substraat, bijvoorbeeld glas aan te brengen. Echter worden bij Spincoating dunne glaasjes gecoat door centrifugale krachten en verdamping, wat verschilt met dipcoating oftewel de sol-gelmethode (Stern, 1996) . Bornside et al. (1991) hebben de spin coating in vier stappen verdeeld: afzetting, spin-up, spin-off en verdamping. Bij de sol-gel methode overlapt de verdamping juist de andere stadia. Bij de spincoatingsmethode wordt tijdens de afzettingsfase een overmaat van vloeistof aangebracht op een roterend voorwerp. In de spin-up fase wordt de vloeistof door de middelpuntvliedende kracht naar buiten gedreven. Bij de spin-off fase wordt de overtollige vloeistof van het voorwerp afgeslingerd. In de laatste fase vindt de verdamping plaats. De vloeistof bindt door middel van adhesie aan het roterende voorwerp, waardoor er een dunne coatingslaag ontstaat die gelijkmatig is verdeeld doordat de overmatige vloeistof wordt verwijderd door de centrifugale kracht. Door middel van onderzoek kan de juiste snelheid en tijdsduur onderzocht worden, zodat er een dunne coating op het oppervlak achterblijft.

4. Hypothese

Een LCD beeldscherm zendt LED Backlight uit, wat alleen te zien is in het zichtbare en UV spectrum. Een slechtere leessnelheid en –zorgvuldigheid van een beeldscherm kan ontstaan door klachten behorend bij het Computer Vision Syndrome, waarbij oogpijn, vermoeidheid en irritatie optreedt. Achter een scherm knippert men minder en is er sprake van full vision. Dit, en het feit dat een beeldscherm actief licht uitstraalt, zorgt ervoor dat het oog meer belast wordt bij het lezen van een computerscherm dan van papier. Bij het lezen vanaf papier wordt namelijk gereflecteerd licht opgevangen door het oog, oftewel passief licht, en is er sprake van half vision. Dit is minder belastend voor het oog. Uit onderzoek is gebleken dat een rode en blauwe kleur een positief effect hebben op de leesprestaties. Een rode en blauwe kleurenbril kan gemaakt worden

10

via de spincoatingsmethode. Vanuit de informatie die is verkregen uit het theoretisch kader is de hypothese opgesteld: Bij het lezen vanaf een beeldscherm, door Amsterdamse studenten, zal het gebruik van een blauwe en rode kleurenbril een significant positief effect hebben op de leessnelheid en –zorgvuldigheid, vergeleken bij het lezen zonder kleurenbril.

5. Methode

5.1 Produceren kleurenbril

Uit het interview met Alfred Brouwer (03/11/2014), en verder mailcontact, is gebleken dat de sol-gel methode gebruikt kon worden om glazen te kleuren. Echter was deze methode niet geschikt voor op de Universiteit van Amsterdam. De spincoatingsmethode bleek volgens Brouwer (03/11/2014) beter te werken. Als rode kleurstof is Disperse Red 1, C16H18N4O3, gebruikt en als blauwe kleurstof Phenol blau N,N-dimethylindoaniline. Voor de visceuze oplossing is gebruik gemaakt van Chloroform Chromasol V en Poly(methyl methacrylate) licht of zwaar. Er is gekozen voor ronde glaasjes met een diameter van 3 cm. Hierdoor zijn ze niet te klein om er doorheen te kijken en ook niet te groot voor het spincoatingsapparaat. Voor de juiste snelheid, tijdsduur en viscositeit van de oplossing is zelf onderzoek naar gedaan. Dit staat beschreven in de procedures van de labdagen in Appendix F.

5.2 Effect van filteren van licht op leessnelheid en leeszorgvuldigheid

Om het effect van het filteren van licht op de leessnelheid en leeszorgvuldigheid te meten is een empirisch onderzoek gedaan. De methode van dit onderzoek is hieronder uitgewerkt. Hierbij zijn twee experimenten opgezet: één om het effect op de leessnelheid te meten en één om het effect op de leeszorgvuldigheid te meten.

5.2.1 Participanten

De deelnemers zijn studenten van de UvA, met een leeftijd tussen de 18 en 32 jaar. Voor het leessnelheidsexperiment zijn 53 proefpersonen getest, waarbij 51% man is. Voor het leeszorgvuldigheidsexperiment zijn 52 proefpersonen getest, waarbij 52% man is. Er zijn ongeveer evenveel mannen als vrouwen getest bij elk experiment, zodat er bij dit onderzoek niet onbewust een eenzijdig effect gemeten wordt.

Mensen die kleurenblind of dyslectisch zijn worden uitgesloten van het onderzoek. Hiervoor is gekozen omdat kleurenblindheid en dyslexie mogelijk een ander effect heeft op leessnelheid en leeszorgvuldigheid dan mensen zonder. Het onderzoek is niet bedoeld om dit effect bloot te leggen.

11

5.2.2 Materialen

Op Science Park Amsterdam is de mogelijkheid om hokjes af te huren. In deze hokjes vindt het onderzoek plaats. De hokjes zijn 3 bij 5 bij 3 meter. Voor elk experiment is de laptop HP Elitebook 8560W met de maximale schermhelderheid gebruikt.

De leessnelheidstest en leeszorgvuldigheidstest is te vinden in Appendix B & C. Het lettertype is Arial, grootte 10, en de regelafstand is 1,0. De tekst zal links en rechts uitgelijnd worden.

5.2.3 Procedure

Er is telkens één proefpersoon per keer getest. De proefpersoon moet namelijk hardop spreken en dit zou anders andere proefpersonen afleiden van hun taak. Bij binnenkomst wordt allereerst de leeftijd en geslacht van de proefpersoon genoteerd. Vervolgens wordt uitgelegd wat er precies verwacht wordt. Daarna kan de proefpersoon beginnen aan de taak. De deelnemer neemt plaats achter de laptop en ziet een stuk tekst voor zich. Het vervolg verschilt voor de twee experimenten.

Leessnelheidstest: Deze is te vinden in Appendix B. De proefpersoon leest het hele stuk

tekst in zichzelf. Bij elke zin moet de proefpersoon hardop zeggen of de zin ‘waar’ of ‘niet waar’ is. De tijd die de proefpersoon over de taak gedaan heeft wordt genoteerd. Er is bij deze test geen tijdsdruk, er wordt niet zichtbaar tijd opgenomen. Van te voren wordt duidelijk gezegd dat het om het eerste antwoord gaat wat in het hoofd opkomt; intuïtief. Dit is gedaan zodat de proefpersonen niet teveel gaan nadenken over de simpele statements. Een soortgelijke test wordt voorgedragen in het artikel van Wilkins (2003).

Leeszorgvuldigheidstest: Deze is te vinden in Appendix C. De proefpersoon moet 50

woorden hardop voorlezen. De moeilijkheidsgraad van deze woorden wordt steeds hoger. Er worden punten gegeven per opgelezen woord: 0 punten als het woord goed is uitgesproken, 1 punt als het twijfelachtig is en 2 punten als het woord verkeerd is uitgesproken. De punten opgeteld is de score op de leeszorgvuldigheidstest van de proefpersoon. Omdat de puntentelling subjectief kan zijn, zijn er twee personen die punten geven. Achteraf wordt besproken hoeveel punten de proefpersoon verdient. De opzet van deze test wordt uitgelegd in het artikel van Bolscher (2008). 5.2.4 Data analyse

Het leessnelheidsexperiment en leeszorgvuldigheidsexperiment worden als twee verschillende experimenten beschouwd en worden daarom apart van elkaar geanalyseerd.

Er zal gebruik gemaakt worden van eenzijdige hypothesetoetsing voor beide experimenten. Dit is mogelijk omdat de hypothese eenzijdig is: er wordt verwacht dat een blauwe kleurenbril een positief effect heeft op de leessnelheid en –zorgvuldigheid. Hieronder wordt de nulhypothese en alternatieve hypothese van de experimenten opgesteld.

12

Leessnelheid

Definiëring van variabelen leessnelheid, in tijd:

v1: de leessnelheid van Amsterdamse studenten zonder kleurenbril

v2: de leessnelheid van Amsterdamse studenten met een blauwe kleurenbril De nulhypothese en alternatieve hypothese zien er dan als volgt uit:

H0: μv1=μv2 Ha: μv1>μv2

Leeszorgvuldigheid

Definiëring van variabelen leeszorgvuldigheid, in aantal punten:

z1: de leeszorgvuldigheid van Amsterdamse studenten zonder kleurenbril

z2: de leeszorgvuldigheid van Amsterdamse studenten met een blauwe kleurenbril De nulhypothese en alternatieve hypothese zien er dan als volgt uit:

H0: μz1 = μz2 Ha: μz1> μz2

Omdat een grote steekproef is genomen, kan ervan uitgegaan worden dat de steekproef normaal is verdeeld.

De hypothesetoets die gebruikt wordt om de data van beide experimenten te analyseren is de eenzijdige toets. De toets is een veelgebruikte hypothesetoets in onderzoeken. Met de t-toets wordt gekeken of twee onafhankelijke groepen van elkaar verschillen. Per experiment zal de groep zonder kleurenbril vergeleken worden met de groep met blauwe kleurenbril. Deze twee groepen zijn inderdaad onafhankelijk van elkaar, omdat deze verschillende groepen niet dezelfde proefpersonen bevat.

De t-toets is gebaseerd op de volgende stochast: T = 𝑋̅1−𝑋̅2−(𝜇1−𝜇2)

√𝑆12

𝑛1 + 𝑆22

𝑛2

Omdat het niet mogelijk blijkt te zijn de exacte verdeling van de stochast te beschrijven zijn er benaderingen ontwikkeld (Seelen, 2013). De meeste gebruikte is de veronderstelling dat de stochast ongeveer een student t-verdeling heeft. Hierbij wordt het aantal vrijheidsgraden geschat door (Seelen, 2013):

𝑣 = (𝑠12 𝑛1 + 𝑠₂2 𝑛2) 2 [(𝑠12 𝑛1) 2 /(𝑛1− 1)] + [( 𝑠22 𝑛2) 2 /(𝑛2− 1)]

13

Met deze informatie kan het kritieke gebied opgesteld worden. Het kritieke gebied wordt als volgt gedefinieerd: 𝑃(𝑋̅1− 𝑋̅2< 𝐾𝐺 | 𝐻0) = 0.95. Per definitie geldt dat

𝑃 ( 𝑇 = 𝑋̅1−𝑋̅2−(𝜇1−𝜇2) √𝑆12 𝑛1 + 𝑆22 𝑛2 < 𝑡𝑣;0.95 ) = 0.95.

Omdat μ1 – μ2 onder de nulhypothese 0 is, kan, door omschrijven, het kritieke gebied beschreven worden als:

KG = 𝑡𝑣;0.95∗ √ 𝑆12

𝑛1 +

𝑆2

𝑛2.

De definitie van de p-waarde is de kans dat het gemeten verschil behaald of overschreden wordt, wanneer de nulhypothese waar is:

p = 𝑃(𝑇 ≥ 𝑡𝑣;𝑝|𝐻0).

Deze berekeningen worden gedaan door Excel. Een boxplot wordt gemaakt in R. Hiermee wordt gekeken of er outliers aanwezig zijn. Deze worden uit de data verwijderd, omdat dit een betere weergave geeft van de realiteit (Diks, pers. comm. 28/11/2014, Appendix I).

6. Resultaten

Na de productie van beide brillenglazen is een groot verschil gevonden tussen de kleurintensiteit van de rood en blauw gekleurde glazen. De rode filterglazen waren minder intens gekleurd dan de blauwe filterglazen, zoals te zien is in figuur 2.Om deze reden, waarnaast ook te weinig tijd om de rode glazen opnieuw te produceren en te testen, is er alleen getest met het blauwe kleurenfilter. De meest egale blauwe filterglazen zijn gekozen voor verder onderzoek.

De resultaten van de leessnelheidstest en de leeszorgvuldigheidstest zijn verdeeld in twee categorieën: met bril (blauw filter) en zonder bril. In figuur 3 worden de bloxplotten van de verschillende experimenten weergegeven. Te zien is dat de data 3 outliers bevat. Voor de verdere analyse van de data zijn deze proefpersonen uit de data verwijderd.

14

Figuur 3: Boxplot van leessnelheid en leeszorgvuldigheid.

Hieronder zijn de resultaten schematisch weergegeven in een tabel per experiment. Het aantal (N), gemiddelde (M), standaarddeviatie (S), verschil in gemiddelden (𝒛̅̅̅ − 𝒛𝟏 ̅̅̅ , 𝒗𝟐 ̅̅̅ − 𝒗𝟏 ̅̅̅𝟐),

vrijheidsgraden (v), t-waarde (t), kritiek gebied (KG) en de p-waarde (p) worden hierin vermeld.

Tabel 1: Resultaten leessnelheidstoets.

N M S 𝒗̅̅̅ − 𝒗𝟏 ̅̅̅ V 𝟐 tv;0.95 KG p

Zonderbril 52 2,53 0,57231 -0,03 87,82803 1,66256 0,11353 0,60270

Met bril 40 2,56 0,51339

Tabel 2: Resultaten leeszorgvuldigheidstoets.

Het volledige Excel-bestand met resultaten is te vinden in Appendix J. Hierin zijn de resultaten van de testjes opgeslagen, enkele berekeningen uitgevoerd en overzichtelijk weergegeven. In de tabellen hierboven zijn enkel de belangrijkste bevindingen weergegeven.

In tabel 1 is te zien dat er geen significant verschil is tussen de groepen met en zonder kleurenbril voor het leessnelheidsexperiment. De p-waarde (0,60270) is namelijk groter dan het gekozen significantieniveau α = 0.05. Het verschil tussen de gemiddelden van de groepen is zelfs negatief, wat betekent dat de gemiddelde tijd van de groep zonder kleurenbril lager ligt dan de gemiddelde tijd van de groep met kleurenbril.

In tabel 2 is te zien dat er een significant verschil is tussen de groepen met en zonder kleurenbril voor het leeszorgvuldigheidsexperiment. De p-waarde (0,00016) is namelijk veel kleiner dan het gekozen significantieniveau α = 0.05. Dit betekent dat de kans zeer klein is dat, met deze resultaten, de nulhypothese (μz1 = μz2) waar is.

N M S 𝒛̅̅̅ − 𝒛𝟏 ̅̅̅ 𝟐 V tv;0.95 KG p

Zonderbril 51 6,44118 3,20569 2,34659 84,50754 1,66320 1,03950 0,00016

15

Naast het oorspronkelijke onderzoek is er ook een significant effect gevonden voor de leessnelheid tussen mannen en vrouwen zonder kleurenbril. Vrouwen lezen significant sneller dan mannen, met een p-waarde kleiner dan het significantieniveau α = 0.05. Deze resultaten zijn weergegeven in tabel 3. Hierin is 𝑚̅ − 𝑣̅ het verschil tussen de gemiddelde leessnelheid van mannen en vrouwen zonder kleurenbril.

Tabel 3: Resultaten leessnelheid m/v zonder bril.

7. Discussie

Een significant verschil is gevonden bij de leeszorgvuldigheid, bij het gebruik van een blauwe kleurenbril. Het gebruik van onze kleurenbril met een blauw kleurenfilter heeft dus gezorgd voor dit significante effect, dit is een belangrijke nuance. De glazen van de bril zelf waren vrij klein geslepen en pasten niet in het brilmontuur. Vandaar dat ze in zwart plastic geplaatst zijn. Dit heeft ervoor gezorgd dat het beeld door de bril kleiner is, en een kleiner zicht geeft op het scherm. Dit zorgt wellicht voor een betere focus op de losse

woorden, wat dan kan zorgen voor een betere leeszorgvuldigheid. Het is dus vooralsnog niet uit te sluiten of dit significante verschil verklaard kan worden door het gebruik van een blauw kleurenfilter of door het kleinere beeld. Dit is te zien in figuur 4.

De leesexperimenten zijn op zichzelf vrij robuust, vanwege het gebruik in ander wetenschappelijk onderzoek. Dit, samen met de constante, rustige omgeving die verwezenlijkt kon worden in de hokjes van Science Park Amsterdam, geeft betrouwbaarheid voor de resultaten zonder bril. Deze zijn robuust, en goed om mee te werken. Dat er een significant verschil is gevonden voor de leessnelheid tussen mannen en vrouwen zonder kleurenbril is daarom een erg interessante bevinding. Hier zou zeker verder onderzoek naar gedaan kunnen worden. Uitbreiding van leestestjes om het begrip leessnelheid vollediger te testen, en het bijbehorende gevonden significante verschil tussen mannen en vrouwen meer fundament te geven, zou een goede vervolgstudie kunnen zijn.

Dit onderzoek is echter wel een basis voor vervolgonderzoek. De productie van de kleurenbril kan worden geoptimaliseerd. De brillenglazen kunnen namelijk groter geslepen worden, om een groter gefilterd beeld te verkrijgen. Ook kan het effect van een rood filterglas onderzocht worden, wellicht geeft dit ook interessante significante resultaten. en er is zeker aanleiding om dit misschien aanwezige effect verder te onderzoeken.

N M S 𝒎-̅̅̅̅ − 𝒗̅ v tv;0.95 KG p

Mannen 27 2,78 0,76540 0.39 43,45184 1,68107 0,29220 0,01436

16

8. Conclusie

De hoofdvraag van dit onderzoek luidt: Hoe wordt de leessnelheid en –zorgvuldigheid van Amsterdamse studenten beïnvloed door het filteren van de straling, afkomstig van een beeldscherm, met behulp van een kleurenbril?

Om deze vraag te beantwoorden zijn blauwe en rode kleurenfilters geproduceerd met behulp van de spincoatingsmethode. Door tijdgebrek en de minder intense kleuring van de rode kleurenfilters is gekozen om alleen onderzoek te doen met de blauwe kleurenfilters. Een experiment is opgezet met twee verschillende testen: één voor de leessnelheid en één voor de leeszorgvuldigheid. Uit de resultaten van dit experiment kan geconcludeerd worden dat er een significant positieve invloed is op de leeszorgvuldigheid, gelezen vanaf een beeldscherm, bij het gebruik van onze kleurenbril met een blauw filter. Uit verder onderzoek zal moeten blijken of dit effect veroorzaakt wordt door het kleurenfilter of door de kleine brillenglazen. Daarentegen is geen significant effect gevonden van een blauw kleurenfilter op de leessnelheid.

17

Literatuur

- Van As, F., & Harmannij, A. J. (2013). De Validiteit van de Xlens-Vragenlijst en de

Effectiviteit van de Xlens-filters bij Langdurig Gebruik, (Masterthesis, Universiteit van

Utrecht). Retrieved from http://www.xlens.com/assets/xlens-onderzoek-universiteit-utrecht.pdf

- Atkins, P., Jones, L.,& Laverman, L. (2013).Chemical Principles, The Quest for Insight. W.H. Freeman and Company, New York.

- Blehm, C., Vishnu, S.,Khattak, A.,et al., (2005). Survey of Ophthalmology, Elsevier. 50, 253-262.

- Bolscher, M. (2008). Invloed van geslacht, stress en individuele verschillen op het afleggen

van valse bekentenissen en internalisatie. Universiteit Twente.

- Bornside, D. E., & Macosko, C. W., & ScrivenL. E. (1991). Spin Coating of a PMMA/Chlorobenzene Solution, J. Electrochem. Soc., 138, 317.

- Bussemaker, J. (2014). Open en online hoger onderwijs, Kamerbrief. Retrieved from: file:///C:/Users/10269290/Downloads/kamerbrief-over-digitalisering-van-het-hoger-onderwijs.pdf

- Chase, C., Ashourzadeh, A., Kelly, C., et al. (2003). Can the magnocellular pathway read? Evidence from studies of color. Vision Research, 43(10), pp. 1211-1222.

- Ge, Z., Zhu, X., & Wu, S.(2006). A Transflective Liquid Crystal Display Using an Internal Wire Grid Polarizer. Journal of display technology. 2, p 102-105.

- Griffiths, D. J. (1998). Introduction to Electrodynamics (3rd ed.).Prentice Hall. pp. isbn=0–13–805326–X.

- Kwallek, N., & Lewis, C. M. (1990). Effects of environmental colour on males and females: A red or white or green office. Applied Ergonomics, 21(4), 275-278

- Mills, C. B., & Weldon, L. J. (1987). Reading texts from computerscreens. ACM

Computing Survey, 19(4), 329-357.

- Nakazumi, H., & Amano, S. (1992). Coloration of Glasses with Organic Reactive Dyes.

Journal of the Chemical Society, Chemical Communications, 15, 1079-1080.

- Pijls, M.H.J. (2000). Wiskunde leren met de computer: een onderzoeksopdracht onderzocht. Research Institute Child Development and Education. Retrieved from

http://dare.uva.nl/document/2/12914

- Ruelberg, K. D., & Zander, S.(1993). Colour triple arrangement of liquid crystal displays,

Elsevier.

- Sabnis, R. W. (1999). Color filter technology for liquid crystal displays, Elsevier. 20, 119-129.

- Schroeder, D.(2000). Thermal Physics. Maple- vail Book Manufacturer group: United States.

18

- Seelen, L. (2013). Syllabus Kansrekening en Statistiek 2, collegejaar 2013/2014,

Universiteit van Amsterdam.

- Solan, H.A. (1998). Influence of varying luminance and wavelength on comprehension and reading efficiency: a brief review of three studies. Journal of Optometric Vision

Development, 29(3), pp. 98–103

- Stern, K. H. (1996). Metallurgical and Ceramic Protective Coatings, XIV. Chapman & Hall.

- Stone, N. J. (2001). Designing effective study environments. Journal of Environmental

Psychology, 21(2), 179-190.

- Stone, N. J. (2003). Environmental view and color for a simulated telemarketing task.

Journal of Environmental Psychology, 23(1), 63-78.

- Tsuda, K., 1992. Colour filters for LCDs, Elsevier.

- Van de Ven, M. (2002). Nieuwe media en lezen. Stichting Lezen: Amsterdam.

- Wilkins, A. J. (2003). Reading through colour: How coloured filters can reduce reading

difficulty, eye strain, and headaches. University of Essex.

- Wilkins, A. J., Lewis, E., Smith, F. et al (2001). Coloured overlays and their benefit for reading, Elsevier. 41 – 64, 24.

- Wilkins, A. J., Sihra, N.,& Myers, A. (2005). Increasing reading speed using colours:

issues concerning reliability and specificity, and their theoretical and practical implications. Visual Perception Unit, Department of Psychology, University of Esses.

Retrieved from http://www.xlens.com/assets/increasing-reading-speed-using-colours.pdf - Williams, M.C., Le Cluyse, K., & Rock-Faucheux, A. (1992). Effective interventions for

reading disability. Journal of the American Optometric Association, 63(6), pp. 411–417 - Wojtach, K., Laczka, M., Cholewa-Kowalska, K., Olejniczak, Z., & Sokolowska, J. (2007).

Characteristics of colored inorganic-organic hybrid materials. Journal of Non-Crystalline

19

Appendix

A: Principe kleurenfilters

Volgens het atoommodel van Bohr zijn de energieniveaus van atomen gekwantificeerd: kwantumnummers bepalen hoe de verschillende schillen, waarin elektronen zich bevinden, gevormd en geplaatst zijn. Het principiële kwantumnummer, n, bepaalt het niveau, en met L, Ml, en Ms wordt uitgemaakt hoeveel elektronen in een orbitaal kunnen en hoe de waarschijnlijkheidswolk van dit orbitaal eruit ziet (Atkins, Jones & Laverman, 2013).

Een opmerkelijke bevinding is dat de energieniveaus die elektronen kunnen bezetten gekwantificeerd zijn. Afhankelijk van het principiële kwantumnummer, en het atoomnummer, worden de energieniveaus van atomen gekwantificeerd.

Een atoom heeft dus verschillende energieniveaus, waarbij bij elk niveau weer verschillende soorten orbitalen horen. Bij n=1 is dit een enkel orbitaal, het s-orbitaal, met plek voor 2 elektronen (verschillende spin, pauliuitlsuitings principe), het zogenaamde 1s orbitaal. Het tweede niveau heeft een 2s en een 2p orbitaal, waarbij het p-orbitaal weer ruimte heeft voor 6 elektronen. Een atoom wordt dan ook vanaf beneden opgevuld met elektronen.

Te begrijpen is dat in de meeste gevallen er zich orbitalen bevinden die niet geheel gevuld zijn. Dit zijn dan, volgens het opbouw principe, ook de uiterste orbitalen. Dit wordt ook wel de valentieband genoemd.

Deze buitenste elektronen kunnen door fotonen met een bepaalde energie, dus een bepaalde golflengte, geëxciteerd worden. Deze elektronen worden dan naar een hoger niveau geschoten, door de additie van de energie die het foton mee brengt. Vrijwel gelijk valt dit elektron terug, omdat deze positie niet energievoordelig is, aangezien hogere niveaus hogere energie nodig hebben. Bij het terugvallen zendt een elektron een foton uit, met een energie gelijk aan het energieverschil van de twee niveaus. Dit foton heeft met deze energie een golflengte, dus een bepaalde kleur licht.

Bij de absorptie van licht moeten we dus denken aan fotonen die 'opgenomen' worden door atomen, waarbij een elektron naar een hoger niveau springt. Het foton moet de energie die tussen de twee niveaus zit wel bezitten. Bepaalde golflengtes kunnen dus elektronen naar een hoger niveau verplaatsten, en bepaalde golflengtes niet.

Het absorptiespectrum van bepaalde stoffen is dan ook kenmerkend door de energie die het kost om zo'n valentie-elektron naar een hoger niveau te duwen. Fotonen met een bepaalde golflengte verhogen de interne energie van een atoom, en wanneer er weer een foton wordt uitgestraald, gebeurt dat in een willekeurige richting (Schroeder, 2000).

20

De kleur van stoffen wordt onder andere bepaald door dit absorptiespectrum. Bij harde stoffen wordt de kleur bepaald door de golflengtes die geabsorbeerd worden, en de golflengtes die gereflecteerd worden. De golflengtes van reflectie bepalen de kleur. In transparante stoffen, zoals glas of polyester, kunnen stoffen worden toegevoegd die een bepaalde kleur aan het glas geven, en dus een karakteristiek absorptiespectrum meegeven.

In het figuurhierboven (Wilkins, Lewis, Smith et al., 2001) zijn verschillende reflectiespectra te zien, met hun bijbehorende kleur. Op te merken is dat het bijbehorende absorptiespectrum van deze kleuren precies het tegenovergestelde is.

Wanneer licht door een filter gaat, zal er tevens aan intensiteit verloren gaan. Het aantal fotonen zal verminderen, aangezien een deel geabsorbeerd en weg gekaatst wordt, en het andere deel ongestoord verder zal gaan. Het filteren van licht vermindert dus de intensiteit. Hier baseert een fotonmeter zich ook op: deze meet het aantal fotonen/cm2_{, met behulp van de elektrische flux,} het vermogen van elektromagnetische radiatie.

21

B: Taak Leessnelheid

Dit is de test voor de leessnelheid:

Een mens kan onder water ademen. Een olifant heeft drie poten. Tien euro briefjes bestaan. De kleur van sinaasappels is groen. Het christendom is een religie. Kinderen eten grote schoenen. Pasta en rijst kan je eten. In Amsterdam wordt veel gefietst. Elke voet heeft acht tenen. Albert Heijn is een supermarkt. De Nederlandse vlag bevat de kleuren rood, wit en blauw. In een woestijn is veel water. Nederland ligt in het Europese continent. Kikkervisjes kunnen heel goed vliegen. In een dierentuin zijn veel clowns. Dinosauriërs leven in Afrika. Op een bed ligt meestal een kussen en een dekbed. In Nederland hoor je aan de linkerkant van de weg te rijden. Sneeuwwitje is een sprookje. Een auto is een vervoersmiddel. Bij voetbal gebruik je een honkbalknuppel. De meeste films duren negen uur. Pennen gebruik je om mee te schrijven. Een spijkerbroek is een kledingstuk. Melk komt van een koe. Sinterklaas komt in juli naar Nederland. In een circus kan je acrobaten vinden. Als je veel sport word je dik.Een dag bestaat uit zevenentwintig uur. Mintgroen is een primaire kleur. Portugal is een land. Je bevindt je nu in Utrecht. Een vrouw is 9 maanden zwanger. Met een sleutel kan je het bijbehorende slot openen. Je wordt nat als je in de regen loopt. Meisjes zijn over het algemeen langer dan jongens. De Tweede Wereldoorlog duurde 267 jaar. In Nederland is een 10 het maximale cijfer dat je kan halen voor een vak. Als je niet scherp ziet kan een bril helpen. Als je ouder wordt krijg je blauwe haren. Het VWO duurt zes jaar. Russisch is een verplicht examenvak in Nederland. Het alfabet heeft 32 letters. De salsa kan je dansen. De wereld telt dertien continenten. Een appel is een zoogdier. Je mond, ogen en oren zijn zintuigen. Als je kiespijn hebt kan je bij een tandarts terecht. Van veel alcohol word je dronken. Druiven zijn meestal oranje. Een komma is een voorbeeld van een leesteken. Fietsen gaat sneller dan lopen. In de winter is het heel warm weer.Veel suiker is goed voor je gezondheid. Een boot kan op het water varen. Basketbal is een balsport. Biologie is de leer van verschillende culturen. Met letters kan je een woord maken. In het donker kan je veel zien. In Word kan je makkelijk teksten typen. Nederland is het grootste land ter wereld. Een rekenmachine is handig voor teksten lezen. In een sportwinkel koop je meestal groenten. Einstein was een socioloog. Een afwasmachine maakt borden en bestek schoon. Willem-Alexander is onze koning. Een vliegtuig gaat 10 km/uur op topsnelheid. Vogels kunnen vliegen. De eerste letter van het alfabet is ‘j’. Met oud & nieuw mag je vuurwerk afsteken.

22

C: Taak Leeszorgvuldigheid

Dit zijn de woorden voor de leeszorgvuldigheidstest.

Buitenproportioneel. Elementair. Draconisch. Getormenteerd. Proclameren.

Liberalisering. Aforisme. Fietsster. Congruent. Omineus. Revitaliseren. Gymnasiast. Deballoteren. Artificieus. Esthetisch. Secularisatie. Megalomaan. Illuminatie.

Jurisprudentie. Insubordinatie. Eclectisch. Zoöplastiek. Concubinaat. Institutionaliseren. Snobistisch. Cineast. Pernicieus. Altruïstisch. Katheteriseren. Sensomotorisch. Piëteit. Interetnisch. Elektrocutie. Reciproceren.Dichtstbijzijnd. Defibrillator. Affectatie. Recalcitrant. Lasciviteit. Consciëntieus. Patronymicum. Anachronisme. Geïndigneerd. Proleomena. Apotheose. Meteorologisch. Amanuensis. Idiosyncratisch. Somnambulisme. Consiliumabeundi.

23

D: Plan van aanpak

24

E: Opdracht 2.3-2.6

Scheikunde en natuurkunde maken allebei gebruik van dezelfde basis, namelijk het atoommodel van Bohr. Echter is vanuit de scheikunde gebleken dat dit een schematische weergave is en dat de werkelijkheid complexer is. Bij de natuurkunde ligt de nadruk niet op het atoommodel, maar meer op het toepassen ervan. Terwijl bij de scheikunde het atoommodel heel belangrijk is voor de opbouw van moleculen en hier juist ontzettend veel aandacht aan wordt gegeven. Verder ligt de nadruk bij scheikunde in het produceren van bepaalde stoffen, terwijl de natuurkunde meer de focus legt op bijvoorbeeld het opwekken van energie. Econometrie is een compleet andere discipline dan natuurkunde en scheikunde, waarbij de focus veel meer ligt bij statistiek.

25

F: Interview professor Alfred Brouwer, 3/11/2014

Uit de deelvragen 1,2 en 3 is gebleken dat een LCD beeldscherm LED Backlight uitzendt, wat alleen te zien is in het zichtbare en UV spectrum. Verder kan een slechtere leessnelheid en – zorgvuldigheid van een beeldscherm ontstaan door het Computer VisionSyndrome, waarbij oogpijn, vermoeidheid en irritatie optreedt. Achter een scherm knippert men minder en is er sprake van full vision. Dit, en het feit dat een beeldscherm actief licht uitstraalt, zorgt ervoor dat het oog meer belast wordt bij het lezen van een computerscherm dan van papier. Bij het lezen vanaf papier wordt namelijk gereflecteerd licht opgevangen door het oog, oftewel passief licht, en is er sprake van half vision. Dit is minder belastend voor het oog. Tot slot is uit onderzoek gebleken dat een rode en blauwe kleur een positief effect hebben op de leesprestaties.

Voor deelvraag 4 is scheikundig inzicht nodig om een rode en blauwe ‘kleurenbril’ te produceren. Glas is een anorganisch materiaal dat met behulp van organische kleurstoffen een transparante kleur kan krijgen (Nakazumi&Amano, 1992). Gekleurde glazen kunnen gemaakt worden uit soda-glas met de sol-gel methode, waarbij reactieve kleurstoffen direct verbonden kunnen worden met een Si-O-netwerk in de silica-coatingslaag, oftewel een siliciumoxide-coatingslaag. Uit het onderzoek van Nakazumi en Amano (1992) bleek dat een blauwe kleur verkregen kan worden uit drie verschillende phenoxazinium en phenaziniumkleurstoffen met een terminale triethoxysilyl groep die direct verbonden kan worden met een Si-O netwerk in de silica-coatingslaag. Uit het onderzoek van Wojtach et al. (2007) bleek dat de commercieel veel gebruikte ORASOL kleurstoffen een hoge intensieve kleur hadden. ORASOL kleurstoffen bestaan uit verschillende metaalcomplexen, voor RED BL is er een chroomcomplex en voor BLUE GN is Cu-phthalocyanine complex. De ORASOL kleurstoffen hebben bovendien een hoge chemische en thermische stabiliteit in kleur tot 200 0_{C. De methode waarop de gekleurde glazen worden} gemaakt is gebaseerd op de anorganische-organische hybriden. Dit is een unieke combinatie van een anorganische structuur in de vorm van een siliciumoxide netwerk en de organische structuren die gebaseerd zijn op koolstof-koolstof verbindingen. Ook is in het onderzoek van Wojtach et al. (2007) gebruik gemaakt van de sol-gel methode. Hierbij wordt eerst een matrix gemaakt voor de gel, waarna de kleurstof wordt toegevoegd. Daarna worden de glasplaten in de in de bereide oplossingen gedipt en tot slot gedroogd bij kamertemperatuur.

Methode:

Er is tot nu toe gekozen voor de ORASOL kleurstoffen kleurstoffen ( RED BL en BLUE GN) te gebruiken. De gekleurde anorganische-organische coating is gebaseerd op de PGT matrix ( phenyltriethoxysilanePhTES), 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS) en aluminium tri-sec-butylate (TBA) met een molaire verhouding van 0.5: 0.3 : 0.2. De oplossingen kunnen bij kamertemperatuur gemaakt worden. 1-2% van het gelgewicht, is de hoeveelheid kleurstof dat wordt toegevoegd aan de oplossingen. Via een dip-coating techniek, het glas coaten en op kamertemperatuur laten drogen (Wojtach et al. 2007). Voor de ORASOL kleurstoffen kan volgens Wojtach et al. (2005) ook een matrix gemaakt worden met tetraethoxysilane (TEOS) en

26

methyltrimethoxysilane (MTMS) of phenyltriethoxysilane (PhTES) met verhouding 4:1 en nu drogen op 40 graden Celsius.

- Wat voor problemen kwam u tegen bij de sol-gel chemie? En welke kleurstoffen

gebruikte u hierbij? Er waren veel problemen met de sol-gel methode. Ten eerste

moeten er heel complexe reacties in de matrix plaatsvinden in de juiste volgorde, anders ontstaat er geen coating. Verder is de temperatuur, de snelheid waarin de verschillende oplossingen bij elkaar worden gemengd van belang. Per matrix en kleurstof is dit verschillend en vereist veel onderzoek. Toen wij de sol-gel methode uitvoerden, bleek uiteindelijk via een collega in Spanje dat het glaswerk ervoor zorgde dat de reactie minder goed verliep. Hierdoor werd juist plastic glaswerk gebruikt. Verder hebben wij op de UVA geen apparaat waarin de glasplaatjes gedipt kunnen worden. Hierdoor zal het met de hand gedaan moeten worden, waardoor de reproduceerbaarheid heel erg klein is.

- Hoe vaak dipte u bij de sol-gel methode? Dat hangt erg van de kleurstof af en de

soort lichtspectrum dat men wilt bereiken. Soms is een keer genoeg, maar soms moet een glasplaat wel 20 keer gedipt worden.

- In de verschillende artikelen kan ik het aantal dippen niet achterhalen. Heeft u

een bepaalde verwachting voor het aantal keer dippen met de ORASOL kleurstoffen? Voor elke ORASOL kleurstof met een bepaalde silica netwerk is het

verschillend. Ook is de intensiteit van de transparante kleur van belang. Wanneer een hoge intensiteit behaald moet worden zal de glasplaat meerdere keren gedipt moeten worden.

- Zelf coat u glas met monomoleculaire lagen. Echter is deze coating niet

zichtbaar. Kan deze methode ook gebruikt worden met een zichtbare coating? Wat is het voordeel van het glas coaten met monomoleculaire lagen? Een

monomoleculaire laag wordt verkregen doordat het oppervlak van het glas bewerkt wordt, waardoor er een silicium-oxide netwerk ontstaat met een butylketen waaraan een aminegroep aan het einde zit. Deze aminegroep zorgt ervoor dat er een reactie kan plaatsvinden waardoor een monomoleculaire laag aan het oppervlak gebonden kan worden. Echter is deze coating één moleculenlaag waardoor de coating niet zichtbaar is. Wanneer een heel sterke kleurstof wordt gebruikt, kan een heel lichte kleur waargenomen worden. Echter is deze kleur te licht om de daadwerkelijke rode en blauwe kleurenbril te maken. Het voordeel van het glas coaten met monomoleculaire lagen is de grote reproduceerbaarheid en weinig bijreacties treden op.

- Weet u misschien een andere methode dat beter gebruikt kan worden voor

gekleurde glazen?

De sol-gel methode is een goede methode. Echter heeft de UVA niet de juiste apparaten en chemicaliën beschikbaar om dit experiment goed uit te voeren. Een andere mogelijkheid is spincoating. Hierbij wordt op een rond glaasje een visceuze vloeistof

27

aangebracht en door middel van de centrifugale kracht wordt de coating gelijkmatig verdeeld. Of dit daadwerkelijk mogelijk is, weet ik niet.

- Zijn er kleurstoffen met een betere intensiteit ( en die makkelijk verkrijgbaar

zijn) dan ORASOL kleurstoffen? Er zullen vast kleurstoffen zijn met een betere

intensiteit, echter zullen deze moeilijker verkrijgbaar zijn en zal dit daarbij extra onderzoek vereisen.

- Bij de matrix met tetraethoxysilane (TEOS) en methyltrimethoxysilane (MTMS)

of phenyltriethoxysilane (PHTES) ontstaan er bij een 1:1 verhouding scheurtjes en bij 4:1 bijna geen scheurtjes. Daarom liever 4:1 gebruiken of kleven hier andere nadelen aan? ( in het artikel wordt dit niet genoemd) Dat kan ik zo niet

zeggen, het hangt van veel factoren af. Zowel tetraethoxysilane als

methyltrimethoxysilane zijn hydrofoob, net zoals de kleurstof. Wanneer de matrix en de kleurstof niet in de juiste verhouding bij elkaar wordt gedaan, zal er geen goed netwerk ontstaan. Erkomen open ruimtes, watvoorscheurtjeszorgt.

- De ORASOL kleurstoffen zijn niet beschikbaar op de UVA, wat is het precieze

bedrag wat dit kost? Wij willen dit bekostigen door middel van crowdfunding. Zijn de andere stoffen wel beschikbaar op de UVA? Alle stoffen zijn niet

beschikbaar op de UVA. Dit zal zelf gekocht moeten worden.

Phenyltriethoxysilane (175609-5G) (24.30 euro)

3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (440167-100ML) ( 54.90 euro) prijsaluminium tri-sec-butylate (TBA) ?

tetraethoxysilane (TEOS) (333859-25ML) ( 42,30 euro) methyltrimethoxysilane (246174-250ML) (24,10 euro)

Uit verder mailcontact is gebleken dat de spincoatingsmethode mogelijk was met ronde glaasjes met een diameter van 3 cm. Professor Brouwer had zelf de kleurstoffen en oplosmiddelen die gebruikt konden worden:

- Disperse Red 1, C16H18N4O3. Molmassa = 314.34 g /mol

- Phenol blau N,N-dimethylindoaniline. Smeltpunt = 133-134 0_{C en Molmassa= 226.28 g /mol.} - Poly(methyl methacrylate) licht, aangeduid met L

-Polymethyl methacrylate) zwaar, aangeduid met Z. [-CH2(CCH3)CO2CH3)-]n - chloroform, Chromasol V

Verder was het apparaat spin coating: Laboratory Equipment GmbH aanwezig in het lab en kon hier gebruik gemaakt van worden. Met hulp van Professor Brouwer heb ik uiteindelijk 2

labdagen zelf onderzoek gedaan naar de juiste viscositeit van de oplossing, de tijdsduur en snelheid van de spincoating.

28

G: Labnotulen

Labdag vrijdag 28 november 2014

Chemicaliën:

- Disperse Red 1, C16H18N4O3. Molmassa = 314.34 g /mol

- Phenol blau N,N-dimethylindoaniline. Smeltpunt = 133-134 0_{C en Molmassa= 226.28 g/mol.} - Poly(methyl methacrylate) licht, aangeduid met L

-Polymethyl methacrylate) zwaar, aangeduid met Z. [-CH2(CCH3)CO2CH3)-]n - chloroform, Chromasol V

Apperatuur:

- trilplaat

- spin coating: Laboratory Equipment GmbH - 10 ronde glaasjes met 3 cm diameter

Procedure:

9.96 mg disperse Red 1 is opgelost in 10 mL chloroform in telpot A. Disperse Red 1 was niet helemaal opgelost, waardoor de rode verzadigde oplossing is gefiltreerd. 60 mg PMMA Z in 26 mL chloroform en opgelost op trilplaat ( 15 min). 50 mg PMMA L in 25 mL chloroform en opgelost op trilplaat ( 15 min). Beide oplossingen zijn na oplossing een stuk viskeuzer geworden.

Lr1: 1 mL van oplossing L en 90 μL van disperse Red 1 oplossing ( telpot A). Zr1: 1 mL van oplossing Z en 90 μL van disperse Red 1 oplossing ( telpot A).

Voor spin coating zijn de ronde glaasjes eerst schoongemaakt in ethanol op de trilplaat ( 10 min). Bij spin coating bleken beide oplossingen niet goed op het glas zitten en weinig kleur was

zichtbaar.

program 1: 2000 speed 1/min, 9 stappen in 20 sec program 2: 900 speed 1/min, 3 stappen in 30 sec Visceuzere oplossing gemaakt:

10 mg disperse Red 1 + 25 mL chloroform + 200 mg PMMA Z in een 50 mLtelpot. Verder is aan telpot A 60 mg PMMA L toegevoegd.

Echter bleek ook hier na spin coating de rode kleur bijna niet te zien was. program 1: 1000 speed 1/min, 9 stappen in 20 sec.

program 2: 900 speed 1/min, 3 stappen in 30 sec.

Aan telpot A is 770 mg PMMA L toegevoegd, aangezien de rode oplossing A niet op de ronde glasplaatje blijft zitten. Oplossen duurt nu wat langer op de trilplaat ( 25 min). In totaal 830 mg PMMA L. Echter blijkt de rode oplossing nog steeds niet viskeus genoeg te zijn na spin coating. Dus 0.40 gram extra PMMA L toegevoegd: de rode oplossing is niet meer helemaal transparant. In totaal is 1230 mg PMMA L gebruikt.

Oplossing B: In 10 mL gezuiverde disperse Red 1 oplossing ( chloroform) is 0.98 g PMMA-Z toegevoegd en op trilplaat gezet voor anderhalf uur. Daarna heeft de oplossing het weekend gestaan om helemaal op te lossen.

29

Oplossing C: 2.7 g PMMA Z + 22 mg phenol blue + 27 mL chloroform zijn opgelost en op trilplaat gezet (1.5 uur). Daarna heeft de oplossing het weekend gestaan om helemaal op te lossen. Labdag maandag 1 december 2014

Zowel oplossing B als C zijn helemaal opgelost en erg viskeus. De ronde glaasjes zijn schoongemaakt in ethanol ( 10 min) op trilplaat. De glaasjes die vrijdag mislukt waren zijn eerst in een chloroform bad geplaatst (20 min) op trilplaat en daarna in ethanol ( 10 min) op trilplaat. Spin coating phenol blue

program 1: 1800 speed 1/min met versnelling 6 in 20 seconden program 2: 1400 speed 1/min versnelling 0 in 30 seconden.

Deze combinatie bleek de beste methode waarop de juiste transparante blauwe coating werd gevormd. Elk brilglaasje is 2 keer gecoat. Echter was de oplossing niet helemaal homogeen verdeeld over de brilglaasjes. Door extra snel oplossing C op glaasje te pipetteren werd de coating homogener. Er zijn nog verschillende verdunningen en snelheden/versnellingen geprobeerd, maar gaven slechtere resultaten.

Spin coating Disperse Red 1

program 1: 1600 speed 1/min versnelling 6 in 20 seconden program 2: 1400 speed 1/min versnelling 0 in 30 seconden Elk brilglaasje is 4 x gecoat. Er is een lichtrode kleur ontstaan.

30

H: Sol-Gel methode

In deze bijlage is de productie van gekleurde glazen door middel van de sol-gel methode beschreven.

Uit het onderzoek van Nakazumi en Amano (1992) bleek dat een blauwe kleur verkregen kan worden uit drie verschillende phenoxazinium en phenaziniumkleurstoffen met een terminale triethoxysilyl groep die direct verbonden kan worden met een Si-O netwerk in de silica-coatingslaag. Uit het onderzoek van Wojtach et al. (2007) bleek dat de commercieel veel gebruikte ORASOL kleurstoffen een hoge intensieve kleur hadden. ORASOL kleurstoffen bestaan uit verschillende metaalcomplexen, voor RED BL is er een chroomcomplex en voor BLUE GN is Cu-phthalocyanine complex. De ORASOL kleurstoffen hebben bovendien een hoge chemische en thermische stabiliteit in kleur tot 200 0_{C. De methode waarop de gekleurde glazen} worden gemaakt is gebaseerd op de anorganische-organische hybriden. Dit is een unieke combinatie van een anorganische structuur in de vorm van een siliciumoxide netwerk en de organische structuren die gebaseerd zijn op koolstof-koolstof verbindingen. Ook in het onderzoek van Wojtach et al. (2007) is gebruik gemaakt van de sol-gel methode. Hierbij wordt eerst een matrix gemaakt voor de gel, waarna de kleurstof wordt toegevoegd. Daarna worden de glasplaten in de in de bereide oplossingen gedipt en tot slot gedroogd.

31

I: Interview professor Cees Diks, 28/11/2014

S: Hoi! Ik zal eerst even vertellen welke studie ik precies doe. Ik doe Bèta-Gamma, kent u dat? D: Ja, volgens mij wel. Volgens mij is het een interdisciplinaire opleiding.

S: Ja, klopt! In het eerste jaar is het heel breed en dan volg je vakken van filosofie tot wiskunde, van alles. En in het tweede jaar ga je je dan specialiseren en toen heb ik econometrie gekozen. Ik doe wel de hele bachelor, normaal doe je het in twee jaar. Dus als je scheikunde kiest doe je dat twee jaar en heb je na drie jaar gewoon je bachelor.

D: Leuk, en dan kan je doorstromen eventueel in een econometrie master als je dat zou willen? S: Ja, inderdaad. Omdat ik nu gewoon de hele bachelor doe. Je kan niet econometrie in twee jaar stoppen, dus doe ik de hele bachelor en kan ik gewoon doorstromen in een master. Daarnaast heb ik dan dus nog Bèta-Gamma vakken en daar doe ik dit onderzoek voor. Ik zit nu in m’n derde jaar en het idee is om met een groepje van drie, vier Bèta-Gammisten een interdisciplinair onderzoek te doen. Daar zijn we nu dus mee bezig.

D: Leuk, en je volgt dus bij mij Kansrekening en Statistiek? En ga je eventueel ook nog tijdreeksanalyse doen? Want dat is ook een verplicht bachelorvak.

S: Ik denk het wel. Ik moet zometeen kiezen of ik econometrie of OR wil doen of actuariaat. En ik weet het nog niet zeker eigenlijk wat ik wil doen.

D: Ja, de kans is groot dat tijdreeksanalyse toch wel verplicht is. Maar misschien niet als je OR gaat doen.

S: Nee, volgens mij is dat inderdaad alleen verplicht voor econometrie. Denk wel dat ik het ga doen hoor, misschien ga ik het wel alletwee doen. Want je moet ook keuzevakken doen, dus dan kan ik net zo goed OR en econometrie gaan doen. Maar ik weet het nog niet. Ik ben heel slecht in kiezen eigenlijk. Vandaar ook dat ik Bèta-Gamma doe!

D: En ik was nog even benieuwd of je Kansrekening en Statistiek of je daarvan zelf vindt dat je de juiste achtergrond had, qua basisstatistiek.

S: Ja, volgens mij wel.

D: Want ik krijg natuurlijk ook wel eens mensen die dan natuurkunde doen in Delft ofzo en die hebben dan vaak net wat minder statistiek gehad om KreS 3 in een keer te kunnen volgen. S: Ja, maar ik heb natuurlijk het eerste jaar ook gewoon gevolgd. Dus ik heb gewoon KreS 1 en 2 ook gedaan. Dus ik doe gewoon de hele bachelor econometrie, dus het is inderdaad prima. D: Ohja, natuurlijk.

S: Anders denk ik wel dat het lastig was geweest ja. Want ik heb bij Bèta-Gamma wel wat kansrekening gehad, maar niet zoveel om dit te kunnen volgen denk ik.

D: Maar hoe gaan jullie het onderzoek opzetten? Hebben jullie daar al over nagedacht? S: Ja, we hebben daar al over nagedacht. We hebben ook al wat resultaten, maar als het helemaal niet goed is kunnen we het natuurlijk nog veranderen. Maar we dachten, we gaan het alvast uitproberen. Maar het idee is eigenlijk ontstaan, ons onderzoek, omdat je van een

beeldscherm langzamer leest en minder zorgvuldig dan van papier. Iets van 20 of 30 procent ofzo. En daarnaast was er een onderzoek geweest dat een kleurenbril of een kleurenfilter helpt voor mensen met dyslexie om beter te lezen. Dus wij dachten, we gaan die twee combineren, en we gaan kijken of we met een kleurenfilter, omdat het gewoon heel erg intensief is om van een beeldscherm te lezen, om die straling te filteren, om dan te zorgen dat mensen weer sneller en zorgvuldiger kunnen lezen.

D: Oh, leuk.

S: Ja, dus we gaan met ons onderzoek twee testen doen, voor de snelheid en voor de

zorgvuldigheid. Dat willen we dan met een controlegroep doen, zonder bril en dan eentje met een blauwe bril waarschijnlijk en eentje met een rode bril.

D: En dan van een beeldscherm. En dan ook nog van papier weer?

S: Nee, niet van papier. Dat laten we weg. Dit gaat echt er echt om of je met een kleurenbril beter leest van een beeldscherm.