Blog

Ультрафіолетове випромінювання

Ультрафіолетове випромінювання (УФ) охоплює смугу електромагнітного спектра з довжиною хвилі від 10 нм до 400 нм, коротше, ніж у видимого світла, але довше, ніж рентгеніське випромінювання.

УФ-випромінювання присутня в сонячному світлі і становить близько 10% від загального потоку світла від Сонця.

Джерелами ультрафіолету також можуть бути електричниі дуги та спеціалізовані лампи, такими як лампи з парами ртуті, лампи для засмаги та чорні вогні (лампи Вуда).

Хоча довгохвильовий ультрафіолет не вважається іонізуючим випромінюванням, оскільки його фотони не мають енергії для іонізації атомів, він може викликати хімічні реакції або флуоресцію багатьох речовин.

Отже, хімічні та біологічні ефекти УФ більше, ніж прості нагрівальні ефекти, і багато практичних застосувань УФ-випромінювання випливають з його взаємодії з органічними молекулами.

Засмага та сонячні опіки є звичними ефектами надмірного впливу шкіри на УФ, а також підвищений ризик раку шкіри.

Живі організми на суходолі сильно постраєдають ультрафіолетовим випромінюванням від Сонця, якщо більшість його не буде відфільтровано атмосферою Землі.

Більш енергійна, більш коротка хвиля «екстремального» УФ нижче 121 нм іонізує повітря настільки сильно, що він поглинається до того, як він досягне землі.

Ультрафіолет також відповідає за формування вітаміну D, що підсилює кісткову тканину, у більшості наземних хребетних, включаючи людей (зокрема, UVB).

Таким чином, УФ-спектр має властивості корисні і шкідливі для здоров’я людини.

Нижню межу довжини хвилі, яку сприймає людський зір, умовно приймають за 400 нм, тому ультрафіолетові промені невидимі для людини, хоча деякі люди можуть сприймати світло з дещо меншою довжиною хвилі, ніж ця

.Комахи, птахи та деякі ссавці можуть бачити близький УФ (тобто трохи меншої довжини хвиль, ніж можуть бачити люди).

Ультрафіолетові промені невидимі для більшості людей.

Лінза людського ока блокує більшість випромінювань в діапазоні довжин хвиль 300–400 нм; коротші довжини хвиль блокуються роговою оболонкою. У людей відсутня адаптація кольорових рецепторів до ультрафіолетових променів. Тим не менш, фоторецептори сітківки чутливі до ближнього УФ, і люди, у яких відсутня лінза ( афакія), сприймають УФ як білувато-блакитну або білувато-фіолетову сітло.

За деяких умов діти та молоді люди можуть бачити ультрафіолетові хвилі до довжини хвилі близько 310 нм.

Близьке-УФ-випромінювання бачуть комахи, деякі ссавці і птахи. Маленькі птахи мають четвертий рецептор кольору для ультрафіолетових променів; це дає птахіам “справжній” УФ-зір.

Електромагнітний спектр ультрафіолетового випромінювання , визначається для 10–400 нанометрів і може бути розділений на ряд діапазонів, рекомендованих стандартом ISO ISO-21348.

Ультрафіолет UVA, UVB, UVC

НазваАбревіатураДовжина хвилі
(нм)
Енергія фотона
(еВ)
Примітки / альтернативні назви
Ультрафіолет AUVA315–4003.10–3.94
(0.497–0.631)
Довга хвиля, чорне світло, не поглинається озоновим шаром: м’який УФ

Ультрафіолет B
UVB280–3153.94–4.43
(0.631–0.710)
Середні хвилі, в основному поглинаються озоновим шаром: проміжні УФ

Ультрафіолет C
UVC100–2804.43–12.4
(0.710–1.987)
Короткохвильова, бактерицидна,повністю поглинається
озоновим шаром

Ультрафіолет NUV, MUV, FUV, Лайман-альфа водню

Назва Абревіатура Довжина хвилі
(нм)
Енергія фотона
(еВ)
Примітки / альтернативні назви
Ближній УФ NUV 300–400 3.10–4.13
(0.497–0.662)
 
Середній УФ  MUV 200–300 4.13–6.20
(0.662–0.993)
 
Далекий УФ FUV 122–200 6.20–10.16
(0.993–1.628)
 
Лайман-альфа водню H Lyman-α 121–122 10.16–10.25
(1.628–1.642)
Спектральна лінія при 121,6 нм, 10,20 еВ. Іонізуюче випромінювання на більш коротких хвилях

Ультрафіолет вакуумний і екстремальний

Вакуумний ультрафіолетVUV10–2006.20–124
(0.993–19.867)
Сильно поглинається атмосферним киснем, хоча довжини хвиль 150–200 нм можуть поширюватися через азот
Екстремний ультрафіолетовEUV10–12110.25–124
(1.642–19.867)
Цілком іонізуючий удьрафіолет, повністю поглинається атмосферою.

Природні джерела ультрафіолету

Природними джерелами ультрафіолетового випромінення, є: Сонце, зірки, туманності й інші космічні об’єкти, та наземні джерела — це блискавки і вогні святого Ельма.

Сонячний ультрафіолет

Активна область Сонця, знята апаратом НАСА Solar Dynamics Observatory(SDO) в екстремальному ультрафіолеті – EUV.

Сонце випромінює ультрафіолетове випромінювання на всіх довжинах хвиль, у тому числі в крайньому ультрафіолеті, близькому до рентгенівських промені(10 нм).

Гарячі зірки випромінюють пропорційно більше УФ-випромінювання, ніж Сонце.

Сонячне світло на межі атмосфери Землі складається з близько 50% інфрачервоного світла, 40% видимого світла і 10% ультрафіолетового світла, при загальної інтенсивності близько 1400 Вт/м2 у вакуумі.

Атмосфера блокує близько 77% ультрафіолетового випромінювання Сонця.

На рівні землі коли сонце в зеніті сонячне світло становить 44% видимого світла, 3% ультрафіолету, а решта – інфрачервоне.

З ультрафіолетового випромінювання, що досягає поверхні Землі, більше 95% – це довші хвилі UVA, з невеликою часткою UVB. Практично немає UVC.

Частка UVB , яка залишається в УФ-випромінюванні після проходження через атмосферу, сильно залежить від хмарного покриву і атмосферних умов.

Щільні хмари можуть блокувати до 90% випромінювання UVB, але коли “місцями хмарно”, прогалини блакитного неба, що є між хмарами, також є джерелами (розсіяними) UVA і UVB.

UVB відіграє важливу роль у розвитку рослин, оскільки він впливає на більшість рослинних гормонів.

Коротші хвилі UVC, а також ще більш енергетичне УФ-випромінювання, що виробляється Сонцем, поглинаються киснем і генерують озон в озоновому шарі, коли одиничні атоми кисню, що утворюються при УФ-фотолізі кисню, реагують з більшою кількістю кисню.

Озоновий шар є особливо важливим у блокуванні більшості UVB, а UVC вже не блокується звичайним киснем повітря.

Штучні джерела ультрафіолету

Чорне світло

Лампа чорного світла випромінює довгохвильову UVA-випромінювання і мало видимого світла. Флуоресцентні лампи з чорним світлом працюють так само, як і інші люмінесцентні лампи, але використовують люмінофор на поверхні внутрішньої трубки, яка випромінює UVA-випромінювання замість видимого світла.

Короткохвильові ультрафіолетові лампи

Короткохвильові УФ-лампи виготовляються з флуоресцентної лампою без фосфорного покриття з колбою з плавленого кварцу, оскільки звичайне скло поглинає UVC.

Лампи розжарювання

Галогенні лампи з плавленими кварцовим склом використовуються як недорогі джерела УФ-світла в ближньому УФ-діапазоні, від 400 до 300 нм, в деяких наукових інструментах.

Газорозрядні лампи

Спеціалізовані УФ газорозрядні лампи, що містять різні гази, виробляють УФ-випромінювання на певних спектральних лініях для наукових цілей.

Ультрафіолетові світлодіоди

Світлодіоди (світлодіоди) можуть бути виготовлені для випромінювання в ультрафіолетовому діапазоні.

Ультрафіолетові лазери

Газові лазери, лазерні діоди і твердотільні лазери можуть бути пристосовані для випромінювання ультрафіолетових променів.

Смуга вакуумного ультрафіолетового випромінювання (VUV) (100–200 нм) може генеруватися нелінійним 4-хвильовим змішуванням в газах шляхом змішування суми або різниці частот 2 або більше довгохвильових лазерів.

Плазмові та синхротронні джерела екстремального УФ

Лазери використовувалися для опосередкованого генерування некогерентного випромінювання екстремального ультрафіолету.

EUV не випромінюється лазером, а електронними переходами в надзвичайно гарячій олов’яній або ксеноновій плазмі, яка збуджується ексимерним лазером.

Ця методика не вимагає синхротрона, але може виробляти УФ на краю рентгенівського спектру.

Синхротронні джерела світла також можуть виробляти всі довжини хвиль УФ, в тому числі на межі УФ та рентгенівських спектрів при 10 нм.

Залишити відповідь