Ультрафиолетовое излучение

Физика > Ультрафиолетовое излучение

 

Рассмотрите длину волны, применение и воздействие ультрафиолетового излучения. Узнайте действие, характеристику и источники ультрафиолетового излучения.

Ультрафиолетовые лучи (УФ) – электромагнитные, чья длина волны уступает видимому свету с диапазоном 10-400 нм.

Задача обучения

• Вычислить диапазон длин волн, соответствующий ультрафиолетовым лучам и биологическим эффектам.

Основные пункты

• УФ именуется именно так, потому что спектр представлен электромагнитными волнами, чья частота выше фиолетовых.
• Большинство УФ – неионизирующие излучения, хоть представители с более высоким уровнем энергии ионизируют. Все они негативно влияют на биологическое вещество (риск рака).
• Опасность возникает из-за мощности УФ-фотона, способного вносить изменения в химические связи молекул.
• Солнечное УФ-излучение делится на три области: УФ-А (320-400 нм), УФ-В (290-320 нм) и УФ-С (220-290 нм), охватывающие длинные и короткие длины волн.
• Все УФ-В и УФ-С поглощаются молекулами озона в верхней атмосфере. То есть, 99% поступающих лучей – УФ-А.

Термины

• Озоновый слой – район в стратосфере (15-30 км над поверхностью) с относительно высокой концентрацией озона.
• Неионизирующее излучение – не приводит к ионизации атмосферы (электрически нейтральное).
• Ионизирующее излучение – характеризуется высокой энергией, способной привести к ионизации в веществе.

Ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолетовый свет – электромагнитное излучение, которое по длине волны уступает видимому свету, но превышает рентгеновский луч. Длина волны ультрафиолетового излучения вписывается в диапазон 10-400 нм. Его так называют потому, что спектр представлен электромагнитными волнами, чьи частоты выше, чем у фиолетовых. Человеческий глаз их не улавливает, а вот для птиц и насекомых доступны.

Это главные категории электромагнитных волн. Разделительная линия между некоторыми категориями отличается, а другие перекрываются. Микроволны покрывают высокочастотный регион радиосекции электромагнитного спектра

УФ свет расположен в солнечных лучах (10% энергии в вакууме) и высвобождается в электрических дугах и черных огнях. Способен провоцировать химические реакции и вынуждает определенные вещества светиться (флуоресцировать). Многие УФ относятся к неионизирующему излучению. Но более высокие энергии с длиной волн в 10-120 нм (экстремальный УФ) ионизируются. Последний тип в солнечных лучах блокируется нормальным молекулярным кислородом и не попадает на земную поверхность.

Не стоит забывать, что весь спектр УФ-лучей обладает рядом биологических характеристик, которые вредят молекулам в биологических системах. Это вызвано эффектами нагрева (солнечный ожог). Свойства выливаются из мощности УФ-фотона, способного подкорректировать химические связи.

Каково воздействие ультрафиолетового излучения? Человеческий глаз не улавливает волны ультрафиолетового излучения, но мы знаем о его влиянии на кожу – загар. Примерно 97% УФ-лучей средней дальности блокируется озоновым слоем. Если он проникнет в атмосферу, то это будет серьезным ударом для живых организмов. Сквозь фильтр пробивается только 3% полной солнечной энергии в позиции зенита. Такой свет в основном не приводит к ожогам, но все еще может нанести вред и даже вызвать рак. Даже меньшая фракция УФ ответственная за ожоги и преобразование витамина D. Так что УФ несет как вред, так и пользу.

Подкатегории УФ-лучей

Солнечные УФ-лучи делятся три категории: УФ-А (320-400 нм), УФ-В (290-320 нм) и УФ-С (220-290 нм). Большая часть УФ-В и все УФ-С впитываются молекулами озона. То есть, 99% лучей – тип УФ-А.

Можно воспользоваться и другой схемой разделения: ультрафиолет (NUV – 300-400 нм), средний ультрафиолет (MUV – 200-300 нм), дальний ультрафиолет (FUV – 200-122 нм) и экстремальный ультрафиолет (EUV – 121-10 нм).

Вредное влияние

Существует и крайне негативное воздействие ультрафиолетовых лучей. Длительное поступление УФ-В лучей вызывает солнечные ожоги и определенные формы рака кожи. Чрезмерное пребывание под потоком приводит к острым и хроническим последствиям для кожи, глаз и иммунной системы. Некоторые побочные эффекты несут мутагенный или канцерогенный характер.

УФ-фотоны серьезно вредят молекулам ДНК. Чаще всего повреждаются соседние основания тимина, связанные друг с другом, а не «лесенкой». Если появится выпуклость, то функциональность искаженной молекулы нарушится

Всемирная организация здравоохранения создала классификацию для всех категорий и длин волн УФ-лучей, как канцерогенов группы 1. Это наивысший уровень – может вызывать рак.

Польза

УФ-В полезны, так как провоцируют производство витамина D в коже. Многие положительные эффекты в организме основываются именно на этом витамине. Он играет важную регулирующую роль в метаболизме кальция, иммунитете, профилактике клеток, секреции инсулина и артериальном давлении.

---