Ultravioletinė spinduliuotė (UV) — apibrėžimas, bangos ilgis ir savybės

Ultravioletinė spinduliuotė: apibrėžimas, bangos ilgiai (10–400 nm), savybės, poveikis ir praktinis pritaikymas — aiškiai, moksliškai ir suprantamai.

Ultravioletinė - tai elektromagnetinio spektro dalis, kuri toliau pateiktame paveikslėlyje kairėje pusėje pavaizduota juoda spalva, nes žmonės negali matyti tokio trumpo bangos ilgio (arba aukšto dažnio) šviesos. Daugelis gyvūnų, pavyzdžiui, kai kurie vabzdžiai, kai kurie ropliai, krokodilai, salamandros ir maži paukščiai, gali matyti tai, kas atspindi šią šviesą. UV yra įprasta ultravioletinių spindulių santrumpa, dažniausiai vartojama techniniame kontekste.

Ultravioletinė šviesa savo dažniu, bangos ilgiu ir energija pranoksta matomą violetinę šviesą. Jos bangos ilgis yra nuo maždaug 10 nanometrų (nm) iki maždaug 400 nanometrų. Dažnis ir bangos ilgis yra glaudžiai susiję. Šį ryšį parodo lygtis: ν = c/λ . Sakyti, kad kažkas turi trumpą bangos ilgį, yra tas pats, kas sakyti, kad jis turi didelį dažnį.

Bangos ilgiai ir skirstymas

Ultravioletinė spinduliuotė tradiciškai skirstoma į kelias pagrindines dalis:

• UVA (apie 315–400 nm) – skverbiasi giliau į odą, sukelia odos senėjimą (photoaging) ir dalinai prisideda prie odos vėžio rizikos.
• UVB (apie 280–315 nm) – stipresnė biologinė veikla, skatina vitamino D sintezę odoje, bet taip pat ir nudegimus (saulės eritema) bei DNR pažeidimus.
• UVC (apie 100–280 nm) – itin energinga, efektyviai naikina mikroorganizmus; didžioji dalis UVC sugeriama atmosferos ozono sluoksnyje, todėl nepasiekia Žemės paviršiaus.
• Be to, dalis spektrų (ypač vacuum UV) apima trumpesnius nei 200 nm bangos ilgius, kurie atmosferoje labai stipriai slopinami.

Fizinės savybės ir matavimas

Ryšys tarp dažnio ν, bangos ilgio λ ir šviesos greičio c pateiktas formule ν = c/λ. Energija E kvantui galima išreikšti per Plancko konstantą h: E = hν. Praktikoje tai reiškia, kad trumpesnis bangos ilgis atitinka didesnę fotono energiją. Pavyzdžiui, ultravioletinės spinduliuotės energija svyruoja maždaug nuo 3,1 eV (400 nm) iki apie 124 eV (10 nm).

UV spinduliuotė matuojama įvairiais parametrais: irradiacija (W/m²), spektrometriškai pagal bangos ilgį, taip pat naudojamas UV indeksas (UVI) – paprastas rodiklis, nurodantis saulės UV spinduliuotės intensyvumą ir rekomenduojamą apsaugos lygį.

Šaltiniai

• Natūralus: saulė yra pagrindinis Žemėje patiriamos UV šviesos šaltinis.
• Dirbtiniai: žibintai (pvz., troškintuvės ir germicidinės lempos), lanko suvirinimas, UV LED diodai, specializuoti tyrimų įrenginiai.

Biologinis ir sveikatos poveikis

UV spinduliuotė turi ir naudingų, ir pavojingų poveikių:

• Teigiamas: UVB skatina vitamino D sintezę odoje, UV naudojamas paviršių ir vandens dezinfekcijai.
• Žalingas: per didelis poveikis sukelia saulės nudegimus, odos senėjimą, DNR pažeidimus (pvz., pirimidino dimerai), didina odos vėžio riziką. Akims gali pakenkti photokeratitis (laikinai „nuvargina“ rageną) ir ilgainiui prisidėti prie kataraktos.

Daugelis augalų, gyvūnų ir vabzdžių reaguoja į UV spinduliuotę: pvz., kai kurie vabzdžiai mato UV ženklus ant žiedų, kurie padeda orientuotis ir rasti nektarą (tai paaiškina anksčiau minėtą gebėjimą matyti UV kai kuriems vabzdžiams ir paukščiams).

Apsauga ir saugos priemonės

• Riboti tiesioginį buvimą saulėje per vidurdienį, kai UV intensyvumas didžiausias.
• Naudoti plataus spektro apsauginius kremus (suteikiančius apsaugą nuo UVB ir UVA) su reikiamu SPF. SPF labiau nurodo UVB apsaugą; UVA apsaugai reikalinga papildoma informacija ant etiketės.
• Dėvėti apsauginius drabužius, skrybėles su plačiais kraštais ir akinius su ženklinimu „UV400“ arba nurodytu 100 % UV bloku.
• Naudoti apsaugines priemones dirbant su dirbtiniais UV šaltiniais (germicidinės lempos ir pan.) — akinių ir odos apsaugos priemonės, užtveriami arba automatizuojami įrenginiai.

Taikymo sritys

• Medicinoje: odos ligų gydymas (fototerapija), dezinfekcija.
• Pramonėje: dervų ir dažų džiovinimas (UV kietinimas), fotolitografija.
• Moksliniuose tyrimuose: spektroskopija, fluorescencinė analizė.
• Kasinėjimai, dokumentų, banknotų ir prekių autentiškumo nustatymas (UV fluorescencija).

Atmosfera ir aplinkosauga

Ozono sluoksnis atmosferoje absorbuoja didžiąją dalį kenksmingos UVC ir didelę dalį UVB spinduliuotės, todėl jo kiekis ir būklė turi tiesioginį poveikį Žemės paviršiuje pasiekiamai UV dozei. Ozono sluoksnio plonėjimas gali padidinti pavojingų UV spindulių kiekį, todėl tarptautinės priemonės (pvz., Monrealio protokolas) skirtos ozono slopinimui riboti ir atstatyti.

Trumpai tariant, ultravioletinė spinduliuotė yra svarbi gamtos ir technologijų dalis: ji atlieka gyvybiškai svarbias funkcijas, bet reikalauja atsargumo dėl galimų pavojų sveikatai. Atsakingas elgesys ir tinkama apsauga leidžia pasinaudoti nauda ir sumažinti riziką.

Ultravioletinė spinduliuotė

Ultravioletinė šviesa yra jonizuojančiosios spinduliuotės rūšis. Ji gali pažeisti arba nužudyti ląsteles. Bet kokia elektromagnetinė spinduliuotė (šviesa), kurios bangos ilgis trumpesnis nei 450 nm, gali sukelti problemų. Todėl žmonės, gyvenantys vietose, kur daugiau ultravioletinės šviesos, prisitaikė prie šios spinduliuotės ir užsiaugino tamsesnę odą. Pigmentai sugeria ultravioletinę spinduliuotę, todėl ji neprasiskverbia pro odą, kad nužudytų ar sužalotų joje esančias ląsteles. Ultravioletinių spindulių sukeltas odos sužalojimas vadinamas "nudegimu saulėje".

Violetinė ir ultravioletinė šviesa skiriasi savo bangos ilgiu, dažniu ir kvantine energija. Ultravioletinė šviesa ir rentgeno spinduliai taip pat skiriasi bangos ilgiu, dažniu ir kvantine energija. Elektromagnetiniame spektre ultravioletinė šviesa yra už violetinės, rentgeno spinduliai - už ultravioletinės, o gama spinduliai - už rentgeno.

Elektromagnetinės bangos, kurių bangos ilgis nuo maždaug 400 nanometrų iki maždaug 10 nanometrų, paprastai vadinamos ultravioletinėmis. Joms būdinga fotonų energija yra nuo 3 iki 124 elektronvoltų.

Nors Žemės oras yra skaidrus plačiam ultravioletinių spindulių diapazonui, dalį ultravioletinių saulės spindulių labai dideliame aukštyje sugeria ozono sluoksnis. Neseniai dėl žmogaus poveikio - daugiausia dėl pramoninių cheminių medžiagų ir kelionių oru - įvykęs ir tebevykstantis ozono naikinimas dideliame aukštyje labai padidino Žemės paviršių pasiekiančių ultravioletinių spindulių kiekį. Tai savo ruožtu padidino žmonijos odos vėžio riziką, kuri laikui bėgant tik didės, jei ozono sluoksnis nebus geriau apsaugotas.

Ultravioletiniai mažesnio nei 200 nanometrų ilgio spinduliai, rentgeno ir gama spinduliai bendrai vadinami jonizuojančiąja spinduliuote, nes bet kurio tokio šviesos kvanto energija yra pakankamai didelė, kad "išmuštų" elektroną iš atomo. Todėl šios spinduliuotės rūšys yra pavojingos gyvybei. Ultravioletiniai spinduliai skirstomi į tris pagrindines juostas. Ultravioletiniai C spinduliai yra trumpiausių bangų ilgio ir yra pavojinga jonizuojančioji spinduliuotė. Azotas ir deguonis sugeria saulės spinduliuotės UV-C spinduliuotę. UV-B spinduliuotė yra vidutinio bangos ilgio ir mažiau pavojinga gyvoms būtybėms. Didžiąją jo dalį sugeria Žemės ozono sluoksnis. UV-A saulės spinduliuotė visiškai prasiskverbia pro atmosferą. Jo bangos ilgis beveik toks pat ilgas kaip matomos šviesos, todėl daugelis gyvūnų jį mato, bet žmonės - ne.

Įprastas stiklas nepraleidžia spinduliuotės, jei jos bangos ilgis mažesnis nei 200 nanometrų, todėl jis apsaugo nuo pavojingesnio ultravioletinių spindulių diapazono, tačiau kai kurios specialios stiklo rūšys, įskaitant daugelį automobilių langų, apsaugo ne taip gerai.

Vienas iš ultravioletinės spinduliuotės panaudojimo būdų - įdegis. Naudojimasis įdegio prietaisais gali sukelti odos vėžį, nes ultravioletiniai spinduliai prasiskverbia pro odą ir sukelia ląstelių destrukciją, dėl kurios jos nudega.

Dėl ultravioletinių spindulių naikinamosios galios jais galima naikinti mikrobus. Saulės šviesa yra galinga dezinfekavimo priemonė.

Žmonėms reikia šiek tiek ultravioletinių spindulių, kad cholesterolis virstų vitaminu D.

Vidinis soliariumas

Ultravioletinė lempa

Ultravioletinė lempa - tai lempa, skleidžianti daugiausia ultravioletinę šviesą. Šios baktericidinės lempos dažnai naudojamos mikrobams (mikrobams) naikinti. Jos gali būti labai galingos, todėl žmonėms, dirbantiems prie jų, kai jos įjungtos, gali tekti dėvėti apsauginius akinius ir saugoti odą, kad nesusižeistų.

Paveikslėlyje pavaizduotoje laboratorijoje, kai darbuotojų nėra, įjungiamos ultravioletinės lempos, kad viskas, kas yra ant stalo paviršiaus, būtų sunaikinta. Be ultravioletinės šviesos, kuri sudaro didžiąją dalį šių lempų skleidžiamos šviesos, taip pat yra šiek tiek violetinės ir mėlynos šviesos. Tai leidžia žmonėms žinoti, kada ultravioletinės lempos yra įjungtos.

Ultravioletinė lempa

Klausimai ir atsakymai

Klausimas: Kas yra ultravioletiniai spinduliai?

Klausimas: Ką reiškia ultravioletiniai spinduliai?

K: Ar yra gyvūnų, kurie mato ultravioletinę šviesą?

K: Kaip susiję dažnis ir bangos ilgis?

K: Į kokį diapazoną patenka ultravioletinės bangos ilgis?

K: Ar ultravioletiniai spinduliai yra matomi žmonėms?

Paieška pagal raidę