Вредно ли уф излучение. Что важно знать о солнечном излучении: УФ А и УФ В

Сегодня очень часто возникает вопрос о потенциальной опасности ультрафиолетового излучения и наиболее действенных способах защиты органа зрения.

Сегодня очень часто возникает вопрос о потенциальной опасности ультрафиолетового излучения и наиболее действенных способах защиты органа зрения. Мы подготовили перечень наиболее часто встречающихся вопросов об ультрафиолете и ответы на них.

Что такое ультрафиолетовое излучение?

Спектр электромагнитного излучения достаточно широк, но глаз человека чувствителен только к определенной области, называемой видимым спектром, которая охватывает диапазон длин волн от 400 до 700 нм. Излучения, которые находятся за пределами видимого диапазона, являются потенциально опасными и включают в себя инфракрасную (с волн длиной более 700 нм) и ультрафиолетовую область (менее 400 нм). Излучения, имеющие более короткую длину волны, чем ультрафиолетовое, называются рентгеновским и γ-излучениями. Если длина волны больше, чем аналогичный показатель у инфракрасного излучения, то это радиоволны. Таким образом, ультрафиолетовое (УФ) излучение - это невидимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучениями в пределах длин волн 100-380 нм.

Какие диапазоны имеет ультрафиолетовое излучение?

Как видимый свет можно разделить на составляющие разных цветов, которые мы наблюдаем при возникновении радуги, так и УФ-диапазон, в свою очередь, имеет три составляющие: УФ-A, УФ-B и УФ-C, причем последняя является наиболее коротковолновым и высокоэнергетичным ультрафиолетовым излучением с диапазоном длин волн 200-280 нм, однако оно в основном поглощается верхними слоями атмосферы. УФ-B-излучение имеет длину волн от 280 до 315 нм и считается излучением средней энергии, представляющим опасность для органа зрения человека. УФ-A-излучение - это наиболее длинноволновая составляющая ультрафиолета с диапазоном длин волн 315-380 нм, которая имеет максимальную интенсивность к моменту достижении поверхности Земли. УФ-A-излучение глубже всего проникает в биологические ткани, хотя его повреждающее действие меньше, чем у УФ-B-лучей.

Что означает само название «ультрафиолет»?

Это слово означает «сверх (выше) фиолета» и происходит от латинского слова ultra («сверх») и названия самого короткого излучения видимого диапазона - фиолетового. Хотя УФ-излучение никак не ощущается человеческим глазом, некоторые животные - птицы, рептилии, а также насекомые, например пчелы, - могут видеть в таком свете. Многие птицы имеют раскраску оперенья, которая невидима в условиях видимого освещения, но хорошо различима в ультрафиолетовом. Некоторых животных также легче заметить в лучах ультрафиолетового диапазона. Многие фрукты, цветы и семена воспринимаются глазом более отчетливо при таком освещении.

Откуда возникает ультрафиолетовое излучение?

На открытом воздухе главным источником УФ-излучения является солнце. Как уже было сказано, частично оно поглощается верхними слоями атмосферы. Поскольку человек редко смотрит прямо на солнце, то основной вред для органа зрения возникает в результате воздействия рассеянного и отраженного ультрафиолета. В помещении УФ-излучение возникает при использовании стерилизаторов для медицинских и косметических инструментов, в соляриях для формирования загара, в процессе применения различных медицинских диагностических и терапевтических приборов, а также при отверждении композиций пломб в стоматологии.

В соляриях УФ-излучение возникает для формирования загара

В промышленности УФ-излучение образуется при сварочных работах, причем его уровень настолько высок, что может привести к серьезному повреждению глаз и кожи, поэтому применение защитных средств предписано как обязательное для сварщиков. Флюоресцентные лампы, широко используемые для освещения на работе и дома, также являются источниками УФ-излучения, но уровень последнего очень незначителен и не представляет серьезной опасности. Галогеновые лампы, которые также применяются для освещения, дают свет с УФ-составляющей. Если человек находится близко от галогеновой лампы без защитного колпака или экрана, то уровень УФ-излучения может вызвать у него серьезные проблемы с глазами.

В промышленности УФ-излучение образуется при сварочных работах, причем его уровень настолько высок, что может привести к серьезному повреждению глаз и кожи

От чего зависит интенсивность воздействия ультрафиолета?

Его интенсивность зависит от многих факторов. Во-первых, высота солнца над горизонтом меняется в зависимости от времени года и суток. Летом в дневные часы интенсивность УФ-B-излучения максимальна. Существует простое правило: когда ваша тень короче, чем ваш рост, то вы рискуете получить на 50 % больше такого излучения.

Во-вторых, интенсивность зависит от географической широты: в экваториальных районах (широта близка к 0°) интенсивность УФ-излучения наиболее высокая - в 2-3 раза выше, чем на севере Европы.
В-третьих, интенсивность возрастает с увеличением высоты над уровнем моря, так как соответствующим образом уменьшается слой атмосферы, способный поглощать ультрафиолет, поэтому большее количество наиболее высокоэнергетического коротковолнового УФ-излучения достигает поверхности Земли.
В-четвертых, на интенсивность излучения влияет рассеивающая способность атмосферы: небо представляется нам синим из-за рассеивания коротковолнового голубого излучения видимого диапазона, а еще более коротковолновый ультрафиолет рассеивается гораздо сильнее.
В-пятых, интенсивность излучения зависит от наличия облаков и тумана. Когда небо безоблачно, УФ-излучение достигает максимума; плотные облака снижают его уровень. Однако прозрачные и редкие облака мало влияют на уровень УФ-излучения, водяной пар тумана может привести к увеличению рассеяния ультрафиолета. Малооблачную и туманную погоду человек может ощущать как более холодную, однако интенсивность УФ-излучения остается практически такой же, как и в ясный день.

Когда небо безоблачно, УФ-излучение достигает максимума

В-шестых, количество отраженного ультрафиолета варьирует в зависимости от вида отражающей поверхности. Так, для снега отражение составляет 90 % падающего УФ-излучения, для воды, почвы и травы - примерно 10 %, а для песка - от 10 до 25 %. Об этом необходимо помнить, находясь на пляже.

Каково воздействие ультрафиолета на организм человека?

Длительное и интенсивное воздействие УФ-излучения может быть вредным для живых организмов - животных, растений и человека. Заметим, что некоторые насекомые видят в УФ-A-диапазоне, а они являются неотъемлемой частью экологической системы и каким-либо образом приносят пользу человеку. Наиболее известный результат воздействия ультрафиолета на организм человека - это загар, который до сих пор является символом красоты и здорового образа жизни. Однако длительное и интенсивное воздействие УФ-излучения может привести к развитию раковых заболеваний кожи. Необходимо помнить, что облака не блокируют ультрафиолет, поэтому отсутствие яркого солнечного света не означает, что защита от УФ-излучения не нужна. Наиболее вредная составляющая данного излучения поглощается озоновым слоем атмосферы. Факт уменьшения толщины последнего означает, что в будущем защита от ультрафиолета станет еще более актуальной. По оценкам ученых, снижение количества озона в атмосфере Земли всего на 1 % приведет к росту раковых заболеваний кожи на 2-3%.

Какую опасность ультрафиолет представляет для органа зрения?

Существуют серьезные лабораторные и эпидемиологические данные, связывающие длительность воздействия ультрафиолета с заболеваниями глаз: , птеригиумом и др. По сравнению с хрусталиком взрослого хрусталик ребенка существенно более проницаем для солнечной радиации, и 80 % кумулятивных последствий воздействия ультрафиолетовых волн накапливаются в организме человека до достижения им 18-летнего возраста. Максимально подверженным проникновению излучения хрусталик является непосредственно после рождения младенца: он пропускает до 95 % падающего УФ-излучения. С возрастом хрусталик начинает приобретать желтый оттенок и становится не столь прозрачным. К 25 годам менее 25 % падающих ультрафиолетовых лучей достигают сетчатки. При афакии глаз лишен естественной защиты хрусталика, поэтому в такой ситуации важно пользоваться УФ-поглощающими линзами или фильтрами.
Следует учитывать, что целый ряд медицинских препаратов обладают фотосенсибилизирующими свойствами, то есть увеличивают последствия от воздействия ультрафиолета. Оптики и оптометристы должны иметь представление об общем состоянии человека и применяемых им препаратах для того, чтобы дать рекомендации по поводу применения средств защиты.

Какие существуют средства защиты глаз?

Наиболее эффективный способ защиты от ультрафиолета - прикрытие глаз специальными защитными очками, масками, щитками, которые полностью поглощают УФ-излучение. На производстве, где применяются источники УФ-излучения, использование таких средств является обязательным. Во время пребывания на открытом воздухе в яркий солнечный день рекомендуется носить солнцезащитные очки со специальными линзами, которые надежно защищают от УФ-излучения. Такие очки должны иметь широкие заушники или прилегающую форму для предупреждения проникновения излучения сбоку. Бесцветные очковые линзы также могут выполнять эту функцию, если в их состав введены добавки-абсорберы или проведена специальная обработка поверхности. Хорошо прилегающие солнцезащитные очки защищают как от прямого падающего излучения, так и от рассеянного и отраженного от различных поверхностей. Эффективность использования солнцезащитных очков и рекомендации по их применению определены путем указания категории фильтра, светопропусканию которого соответствуют очковые линзы.

Наиболее эффективный способ защиты от ультрафиолета - прикрытие глаз специальными защитными очками, масками, которые полностью поглощают УФ-излучение

Какие стандарты регламентируют светопропускание линз солнцезащитных очков?

В настоящее время в нашей стране и за рубежом разработаны нормативные документы, регламентирующие светопропускание солнцезащитных линз согласно категориям фильтров и правила их применения. В России это ГОСТ Р 51831-2001 «Очки солнцезащитные. Общие технические требования», а в Европе - EN 1836: 2005 «Personal eye protection - Sunglasses for general use and filters for direct observation of the sun».

Каждый вид солнцезащитных линз разработан для определенных условий освещенности и может быть отнесен к одной из категорий фильтров. Всего их пять, и они нумеруются от 0 до 4. Согласно ГОСТ Р 51831-2001, светопропускание T, %, солнцезащитных линз в видимой области спектра может составлять от 80 до 3-8 % в зависимости от категории фильтра. Для УФ-B- диапазона (280-315 нм) этот показатель не должен быть больше 0,1T (в зависимости от категории фильтра он может быть от 8,0 до 0,3-0,8 %), а для УФ-A-излучения (315-380 нм) - не больше 0,5T (в зависимости от категории фильтра - от 40,0 до 1,5-4,0 %). В то же время производители качественных линз и очков устанавливают более жесткие требования и гарантируют потребителю полное отрезание ультрафиолета до длины волны 380 нм или даже до 400 нм, о чем свидетельствует специальная маркировка на линзах очков, их упаковке или сопроводительной документации. Следует отметить, что для линз солнцезащитных очков эффективность защиты от ультрафиолета не может однозначно определяться степенью их затемнения или стоимостью очков.

Правда ли, что ультрафиолет более опасен, если человек носит некачественные солнцезащитные очки?

Это действительно так. В естественных условиях, когда человек не носит очки, его глаза автоматически реагируют на избыточную яркость солнечного света изменением размера зрачка. Чем ярче свет, тем меньше зрачок, и при пропорциональном соотношении видимого и ультрафиолетового излучения этот защитный механизм работает весьма эффективно. Если же применяется затемненная линза, то освещение кажется менее ярким и зрачки увеличиваются, позволяя большему количеству света достигать глаз. В том случае, когда линза не обеспечивает надлежащую защиту от ультрафиолета (количество видимого излучения уменьшается больше, чем ультрафиолетового), суммарное количество попадающего в глаза ультрафиолета оказывается более значительным, чем при отсутствии солнцезащитных очков. Именно поэтому окрашенные и светопоглощающие линзы должны содержать УФ-абсорберы, которые снижали бы количество УФ-излучения пропорционально уменьшению излучения видимого спектра. По международным и отечественным стандартам светопропускание солнцезащитных линз в УФ-области регламентируется как пропорционально зависимое от светопропускания в видимой части спектра.

Какой оптический материал для очковых линз обеспечивает защиту от ультрафиолета?

Некоторые материалы для очковых линз обеспечивают поглощение УФ-излучения благодаря своей химической структуре. Оно активизирует фотохромные линзы, которые в соответствующих условиях блокируют его доступ к глазу. Поликарбонат содержит группы, поглощающие излучение в ультрафиолетовой области, поэтому он оберегает глаза от ультрафиолета. CR-39 и другие органические материалы для очковых линз в чистом виде (без добавок) пропускают некоторое количество УФ-излучения, и для надежной защиты глаз в их состав вводят специальные абсорберы. Эти компоненты не только защищают глаза пользователей, обеспечивая отрезание ультрафиолета до 380 нм, но и предупреждают фотоокислительную деструкцию органических линз и их пожелтение. Минеральные очковые линзы из обычного кронового стекла непригодны для надежной защиты от УФ-излучения, если в состав шихты для его производства не введены специальные добавки. Такие линзы можно использовать в качестве солнцезащитных фильтров только после нанесения качественных вакуумных покрытий.

Правда ли, что эффективность защиты от ультрафиолета для фотохромных линз определяется их светопоглощением в активированной стадии?

Некоторые пользователи очков с задают подобный вопрос, так как беспокоятся о том, будут ли они надежно защищены от ультрафиолета в пасмурный день, когда нет яркого солнечного излучения. Следует отметить, что современные фотохромные линзы поглощают от 98 до 100 % УФ-излучения при любых уровнях освещенности, то есть вне зависимости от того, являются ли они в данный момент бесцветными, средне- или темно-окрашенными. Благодаря этой особенности фотохромные линзы подходят для пользователей очков, находящихся на открытом воздухе в различных погодных условиях. В настоящее время растет число людей, которые начинают понимать, какую опасность представляет длительное воздействие УФ-излучения для здоровья глаз, и многие выбирают фотохромные линзы. Последние отличаются высокими защитными свойствами в сочетании с особым преимуществом - автоматическим изменением светопропускания в зависимости от уровня освещенности.

Является ли темная окраска линз гарантией защиты от ультрафиолетового излучения?

Сама по себе интенсивная окраска солнцезащитных линз не дает гарантии защиты от ультрафиолета. Следует отметить, что дешевые органические солнцезащитные линзы, выпущенные в условиях крупносерийного производства, могут иметь достаточно высокий уровень защиты. Как правило, сначала смешивают специальный УФ-абсорбер с сырьем для производства линз и делают бесцветные линзы, а затем осуществляют окрашивание. Добиться обеспечения УФ-защиты для солнцезащитных минеральных линз сложнее, так как их стекло пропускает больше излучения, чем многие виды полимерных материалов. Для гарантированной защиты необходимо введение ряда добавок в состав шихты для выпуска заготовок линз и применение дополнительных оптических покрытий.
Окрашенные рецептурные линзы делают из соответствующих бесцветных линз, которые могут иметь или нет достаточное количество УФ-абсорбера для надежного отрезания соответствующего диапазона излучения. Если нужны линзы со 100 %-й защитой от ультрафиолета, задача контроля и обеспечения такого показателя (до 380-400 нм) возлагается на оптика-консультанта и мастера - сборщика очков. В этом случае введение УФ-абсорберов в поверхностные слои органических очковых линз производится по технологии, аналогичной окрашиванию линз в растворах красителей. Единственное исключение состоит в том, что УФ-защиту не увидеть глазом и для ее проверки нужны специальные приборы - УФ-тестеры. Производители и поставщики оборудования и красителей для окраски органических линз включают в свой ассортимент различные составы для поверхностной обработки, обеспечивающие разные уровни защиты от ультрафиолета и коротковолнового видимого излучения. Провести контроль светопропускания ультрафиолетовой составляющей в условиях стандартной оптической мастерской не представляется возможным.

Следует ли вводить абсорбер ультрафиолетового излучения в бесцветные линзы?

Многие специалисты считают, что введение УФ-абсорбера в бесцветные линзы принесет только пользу, так как защитит глаза пользователей и предупредит ухудшение свойств линз под воздействием УФ-излучения и кислорода воздуха. В некоторых странах, где существует высокий уровень солнечной радиации, например в Австралии, это является обязательным. Как правило, стараются обеспечить отрезание излучения до 400 нм. Таким образом, исключены наиболее опасные и высокоэнергетические составляющие, а оставшегося излучения достаточно для правильного восприятия цвета предметов окружающей действительности. Если границу отрезания сдвинуть в видимую область (до 450 нм), то у линз появится желтый цвет, при увеличении до 500 нм - оранжевый.

Как можно убедиться, что линзы обеспечивают защиту от ультрафиолетового излучения?

На оптическом рынке представлено много различных УФ-тестеров, которые позволяют проверить светопропускание очковых линз в ультрафиолетовом диапазоне. Они показывают, какой уровень пропускания у данной линзы в УФ-диапазоне. Однако следует учитывать и то, что оптическая сила корригирующей линзы может оказать влияние на данные измерения. Более точные данные удается получить при помощи сложных приборов - спектрофотометров, которые не только показывают светопропускание при определенной длине волны, но и учитывают при измерении оптическую силу корригирующей линзы.

Защита от ультрафиолетового излучения является важным аспектом, который нужно учитывать при подборе новых очковых линз. Надеемся, что приведенные в данной статье ответы на вопросы об ультрафиолетовом излучении и способах защиты от него помогут вам подобрать очковые линзы, которые дадут возможность сохранить здоровье ваших глаз на долгие годы.

Понятие об ультрафиолетовых лучах впервые встречается у индийского философа 13-го века в его труде. Атмосфера описанной им местности Bhootakasha содержала фиолетовые лучи, которые невозможно увидеть невооружённым глазом.

Вскоре после того, как было обнаружено инфракрасное излучение, немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер начал поиски излучения и в противоположном конце спектра, с длиной волны короче, чем у фиолетового цвета.В 1801 году он обнаружил, что хлорид серебра, разлагающийся под действием света, быстрее разлагается под действием невидимого излучения за пределами фиолетовой области спектра. Хлорид серебра белого цвета в течение нескольких минут темнеет на свету. Разные участки спектра по-разному влияют на скорость потемнения. Быстрее всего это происходит перед фиолетовой областью спектра. Тогда многие ученые, включая Риттера, пришли к соглашению, что свет состоит из трех отдельных компонентов: окислительного или теплового (инфракрасного) компонента, осветительного компонента (видимого света), и восстановительного (ультрафиолетового) компонента. В то время ультрафиолетовое излучение называли также актиническим излучением. Идеи о единстве трёх различных частей спектра были впервые озвучены лишь в 1842 году в трудах Александра Беккереля , Македонио Меллони и др.

Подтипы

Деградация полимеров и красителей

Сфера применения

Чёрный свет

Химический анализ

УФ - спектрометрия

УФ-спектрофотометрия основана на облучении вещества монохроматическим УФ-излучением, длина волны которого изменяется со временем. Вещество в разной степени поглощает УФ-излучение с разными длинами волн. График, по оси ординат которого отложено количество пропущенного или отраженного излучения, а по оси абсцисс - длина волны, образует спектр . Спектры уникальны для каждого вещества, на этом основывается идентификация отдельных веществ в смеси, а также их количественное измерение.

Анализ минералов

Многие минералы содержат вещества, которые при освещении ультрафиолетовым излучением начинают испускать видимый свет. Каждая примесь светится по-своему, что позволяет по характеру свечения определять состав данного минерала. А. А. Малахов в своей книге «Занимательно о геологии» (М., «Молодая гвардия», 1969. 240 с) рассказывает об этом так: «Необычное свечение минералов вызывают и катодный, и ультрафиолетовый, и рентгеновский лучи. В мире мёртвого камня загораются и светят наиболее ярко те минералы, которые, попав в зону ультрафиолетового света, рассказывают о мельчайших примесях урана или марганца, включённых в состав породы. Странным „неземным“ цветом вспыхивают и многие другие минералы, не содержащие никаких примесей. Целый день я провёл в лаборатории, где наблюдал люминесцентное свечение минералов. Обычный бесцветный кальцит расцвечивался чудесным образом под влиянием различных источников света. Катодные лучи делали кристалл рубиново-красным, в ультрафиолете он загорался малиново-красными тонами. Два минерала - флюорит и циркон - не различались в рентгеновских лучах. Оба были зелёными. Но стоило подключить катодный свет, как флюорит становился фиолетовым, а циркон - лимонно-жёлтым.» (с. 11).

Качественный хроматографический анализ

Хроматограммы, полученные методом ТСХ , нередко просматривают в ультрафиолетовом свете, что позволяет идентифицировать ряд органических веществ по цвету свечения и индексу удерживания.

Ловля насекомых

Ультрафиолетовое излучение нередко применяется при ловле насекомых на свет (нередко в сочетании с лампами, излучающими в видимой части спектра). Это связано с тем, что у большинства насекомых видимый диапазон смещён, по сравнению с человеческим зрением, в коротковолновую часть спектра: насекомые не видят того, что человек воспринимает как красный, но видят мягкий ультрафиолетовый свет.

Искусственный загар и «Горное солнце»

При определённых дозировках искусственный загар позволяет улучшить состояние и внешний вид кожи человека, способствует образованию витамина D . В настоящее время популярны фотарии, которые в быту часто называют соляриями .

Ультрафиолет в реставрации

Один из главных инструментов экспертов - ультрафиолетовое, рентгеновское и инфракрасное излучение. Ультрафиолетовые лучи позволяют определить старение лаковой пленки - более свежий лак в ультрафиолете выглядит темнее. В свете большой лабораторной ультрафиолетовой лампы более темными пятнами проступают отреставрированные участки и кустарно переписанные подписи. Рентгеновские лучи задерживаются наиболее тяжелыми элементами. В человеческом теле это костная ткань, а на картине - белила. Основой белил в большинстве случаев является свинец, в XIX веке стали применять цинк, а в XX-м - титан. Все это тяжелые металлы. В конечном счете, на пленке мы получаем изображение белильного подмалевка. Подмалевок - это индивидуальный «почерк» художника, элемент его собственной уникальной техники. Для анализа подмалевка используются базы рентгенограмм картин великих мастеров. Также эти снимки применяются для распознания подлинности картины.

Примечания

ISO 21348 Process for Determining Solar Irradiances . Архивировано из первоисточника 23 июня 2012.
Бобух, Евгений О зрении животных . Архивировано из первоисточника 7 ноября 2012. Проверено 6 ноября 2012.
Советская энциклопедия
В. К. Попов // УФН . - 1985. - Т. 147. - С. 587-604.
А. К. Шуаибов, В. С. Шевера Ультрафиолетовый азотный лазер на 337,1 нм в режиме частых повторений // Украинский физический журнал . - 1977. - Т. 22. - № 1. - С. 157-158.
А. Г. Молчанов Лазеры в вакуумной ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра // УФН . - 1972. - Т. 106. - С. 165-173.
В. В. Фадеев Ультрафиолетовые лазеры на органических сцинтилляторах // УФН . - 1970. - Т. 101. - С. 79-80.
Ультрафиолетовый лазер // Научная сеть nature.web.ru
Laser Twinkles in Rare Color (рус.) , Science Daily (Dec. 21, 2010). Проверено 22 декабря 2010.
Р. В. Лапшин, А. П. Алехин, А. Г. Кириленко, С. Л. Одинцов, В. А. Кротков (2010). «Сглаживание наношероховатостей поверхности полиметилметакрилата вакуумным ультрафиолетом » (PDF). Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования (МАИК) (1): 5-16. ISSN 0207-3528 . .
ГОСТ Р 53491.1-2009 Бассейны. Подготовка воды. Часть 1. Общие требования (DIN 19643-1:1997)
Clean water at no cost, the SODIS way . // hindu.com. Архивировано из первоисточника 23 июня 2012. Проверено 17 июня 2012.

Ультрафиолетовое излучение – форма оптического излучения, не видимая человеческому глазу, характеризующаяся более короткой длиной и большей энергией фотонов по сравнению со светом. Ультрафиолетовые лучи охватывают на спектре интервал между видимым и рентгеновским излучениями, в интервале длин волн 400-10нм. При этом область излучения в диапазоне 200-10нм называют далекой или вакуумной, а область в интервале 400-200 нм — ближней.

Источники УФ-излучения

1 Естественные источники (звезды, Солнце и пр.)

Только длинноволновая часть ультрафиолетового излучения космических объектов (290-400нм) способна достигнуть поверхности Земли. В тоже время коротковолновое излучение полностью поглощается кислородом и другими веществами, находящимися в атмосфере, на высоте 30-200км от земной поверхности. УФ-излучение звёзд в диапазоне длин волн 90-20нм почти полностью поглощается.

2. Искусственные источники

Излучение твёрдых тел, нагретых до температуры 3 тыс. кельвинов включает определенную долю УФ-излучения, интенсивность которого заметно увеличивается с возрастанием температуры.

Мощным источником УФ-излучения является газоразрядная плазма.

В различных отраслях производства (пищевой, химической и др. отраслях) и медицине используют газоразрядные, ксеноновые, ртутнокварцевые и др. лампы, баллоны которых изготовляют из прозрачных материалов — обычно кварца. Значительное УФ-излучение испускают электроны в ускорителе и специальные лазеры в никелеподобном ионе.

Основные свойства ультрафиолетового излучения

Практическое применение ультрафиолет обусловлено его основными свойствами:

— значительной химической активностью (способствует ускорению протекания химических, биологических процессов);

— бактерицидным эффектом;

— возможностью вызывать люминесценцию веществ — свечение с разной окраской испускаемого света.

Исследование на современном оборудовании спектров испускания/ поглощения/ отражения в УФ-диапазоне предоставляет возможность устанавливать электронную структуру атомов, молекул, ионов.

УФ-спектры Солнца, звёзд и различных туманностей позволяют получать достоверную информацию о процессах, возникающих в этих объектах.

Также ультрафиолет способен нарушать и изменять химические связи в молекулах, в результате могут происходить различные реакции (восстановление, окисление, полимеризация и пр.), что служит базой для такой науки, как фотохимия.

УФ-излучение способно уничтожать бактерии и микроорганизмы. Так, ультрафиолетовые лампы широко используются для дезинфекции в местах массового нахождения людей (медицинские учреждения, детские сады, метро, вокзалы и пр.).

Определенные дозы УФ-излучения способствуют формированию на поверхности кожи человека витамина D, серотонина и др. веществ, оказывающих влияние на тонус и активность организма. Чрезмерное воздействие ультрафиолета приводит к ожогам, ускоряет процесс старения кожи.

Ультрафиолетовое излучение активно используется и в культурно-развлекательной сфере – для создания серии уникальных световых эффектов на дискотеках, сценах баров, театров и пр.

Энергия Солнца представляет собой электромагнитные волны, которые подразделяются на несколько частей спектра:

рентгеновские лучи - с самой короткой длиной волны (ниже 2 нм);
длина волны ультрафиолетового излучения составляет от 2 до 400 нм;
видимая часть света, которая улавливается глазом человека и животных (400-750 нм);
теплое окислительное (свыше 750 нм).

Каждая часть находит свое применение и имеет большое значение в жизни планеты и всей ее биомассы. Мы же рассмотрим, что представляют собой лучи в диапазоне от 2 до 400 нм, где они используются и какую роль играют в жизни людей.

История открытия УФ-излучения

Первые упоминания относятся еще к XIII веку в описаниях философа из Индии. Он писал о невидимом глазу фиолетовом свете, который был им обнаружен. Однако технических возможностей того времени явно недоставало, чтобы подтвердить это экспериментально и изучить подробно.

Удалось же это пять веков спустя физику из Германии Риттеру. Именно он проводил опыты над хлоридом серебра по распаду его под воздействием электромагнитного излучения. Ученый увидел, что быстрее данный процесс идет не в той области света, которая была к тому времени уже открыта и называлась инфракрасной, а в противоположной. Выяснилось, что это новая область, до сих пор не исследованная.

Таким образом, в 1842 году было открыто ультрафиолетовое излучение, свойства и применение которого в последствии подверглись тщательному разбору и изучению со стороны разных ученых. Большой вклад в это внесли такие люди, как: Александр Беккерель, Варшавер, Данциг, Македонио Меллони, Франк, Парфенов, Галанин и другие.

Общая характеристика

Что же представляет собой применение которого на сегодняшний день столь широко в различных отраслях деятельности человека? Во-первых, следует обозначить, что появляется данный света только при очень высоких температурах от 1500 до 2000 0 С. Именно в таком интервале УФ достигает пика активности по воздействию.

По физической природе это электромагнитная волна, длина которой колеблется в довольно широких пределах - от 10 (иногда от 2) до 400 нм. Весь диапазон данного излучения условно делится на две области:

Ближний спектр. Доходит до Земли через атмосферу и озоновый слой от Солнца. Длина волны - 380-200 нм.
Далекий (вакуумный). Активно поглощается озоном, кислородом воздуха, компонентами атмосферы. Исследовать удается только специальными вакуумными устройствами, за что и получил свое название. Длина волны - 200-2 нм.

Существует своя классификация видов, которые имеет ультрафиолетовое излучение. Свойства и применение находит каждый из них.

Ближний.
Дальний.
Экстремальный.
Средний.
Вакуумный.
Длинноволновой черный свет (УФ-А).
Коротковолновой гермицидный (УФ-С).
Средневолновой УФ-В.

Длина волны ультрафиолетового излучения у каждого вида своя, но все они находятся в общих уже обозначенных ранее пределах.

Интересным является УФ-А, или, так называемый, черный свет. Дело в том, что данный спектр имеет длину волны от 400-315 нм. Это находится на границе с видимым светом, который человеческий глаз способен улавливать. Поэтому такое излучение, проходя через определенные предметы или ткани, способно переходить в область видимого фиолетового света, и люди различают его как черный, темно-синий или темно-фиолетовый оттенок.

Спектры, которые дают источники ультрафиолетового излучения, могут быть трех типов:

линейчатые;
непрерывные;
молекулярные (полосные).

Первые характерны для атомов, ионов, газов. Вторая группа - для рекомбинационного, тормозного излучения. Источники третьего типа чаще всего встречаются при изучении разреженных молекулярных газов.

Источники ультрафиолетового излучения

Основные источники УФ-лучей делятся на три большие категории:

естественные или природные;
искусственные, созданные человеком;
лазерные.

Первая группа включает в себя единственный вид концентратора и излучателя - Солнце. Именно небесное светило дает мощнейший заряд данного типа волн, которые способны проходить через и достигать поверхности Земли. Однако не всей своей массой. Учеными выдвигается теория о том, что жизнь на Земле зародилась только тогда, когда озоновый экран стал защищать ее от избыточного проникновения вредного в больших концентрациях УФ-излучения.

Именно в этот период стали способны существовать белковые молекулы, нуклеиновые кислоты и АТФ. До сегодняшнего дня слой озона вступает в тесное взаимодействие с основной массой УФ-А, УФ-В и УФ-С, обезвреживая их, и не давая пройти через себя. Поэтому защита от ультрафиолетового излучения всей планеты - исключительно его заслуга.

От чего зависит концентрация проникающего на Землю ультрафиолета? Есть несколько основных факторов:

озоновые дыры;
высота над уровнем моря;
высота солнцестояния;
атмосферное рассеивание;
степень отражения лучей от земных природных поверхностей;
состояние облачных паров.

Диапазон ультрафиолетового излучения, проникающего на Землю от Солнца, колеблется в пределах от 200 до 400 нм.

Следующие источники - это искусственные. К ним можно отнести все те приборы, устройства, технические средства, которые были сконструированы человеком для получения нужного спектра света с заданными параметрами длины волны. Это было сделано с целью получать ультрафиолетовое излучение, применение которого может быть крайне полезным в разных областях деятельности. К искусственным источникам относятся:

Эритемные лампы, обладающие способностью активизировать синтез витамина D в коже. Это предохраняет от заболеваний рахитом и лечит его.
Аппараты для соляриев, в которых люди получают не только красивый естественный загар, но и лечатся от заболеваний, возникающих при недостатке открытого солнечного света (так называемая, зимняя депрессия).
Лампы-аттрактанты, позволяющие бороться с насекомыми в условиях помещений безопасно для человека.
Ртутно-кварцевые устройства.
Эксилампа.
Люминесцентные устройства.
Ксеноновые лампы.
Газоразрядные устройства.
Высокотемпературная плазма.
Синхротронное излучение в ускорителях.

Еще один тип источников - лазеры. Их работа основана на генерации различных газов - как инертных, так и нет. Источниками могут быть:

азот;
аргон;
неон;
ксенон;
органические сцинтилляторы;
кристаллы.

Совсем недавно, около 4 лет назад, был изобретен лазер, работающий на свободных электронах. Длина ультрафиолетового излучения в нем равна той, которая наблюдается в условиях вакуума. Лазерные поставщики УФ используются в биотехнологических, микробиологических исследованиях, масс-спектрометрии и так далее.

Биологическое воздействие на организмы

Действие ультрафиолетового излучения на живых существ двояко. С одной стороны, при его недостатке могут возникать заболевания. Это выяснилось только в начале прошлого столетия. Искусственное облучение специальным УФ-А в необходимых нормах способно:

активизировать работу иммунитета;
вызвать образование важных сосудорасширяющих соединений (гистамин, например);
укрепить кожно-мышечную систему;
улучшить работу легких, повысить интенсивность газообмена;
повлиять на скорость и качество метаболизма;
повысить тонус организма, активизировав выработку гормонов;
увеличить проницаемость стенок сосудов на коже.

Если УФ-А в достаточном количестве попадает в организм человека, то у него не возникает таких заболеваний, как зимняя депрессия или световое голодание, а также значительно снижается риск развития рахита.

Влияние ультрафиолетового излучения на организм бывает следующих типов:

бактерицидное;
противовоспалительное;
регенерирующее;
болеутоляющее.

Эти свойства во многом объясняют широкое применение УФ в медицинских учреждениях любого типа.

Однако, помимо перечисленных плюсов, есть и отрицательные стороны. Существует ряд заболеваний и недугов, которые можно приобрести, если не дополучать или, напротив, принимать в избыточном количестве рассматриваемые волны.

Рак кожи. Это самое опасное воздействие ультрафиолетового излучения. Меланома способна образоваться при избыточном влиянии волн от любого источника - как природного, так и созданного людьми. Это особенно касается любителей загара в солярии. Во всем необходима мера и осторожность.
Разрушительное действие на сетчатку глазных яблок. Другими словами, может развиться катаракта, птеригиум или ожег оболочки. Вредное избыточное воздействие УФ на глаза было доказано учеными уже давно и подтверждено экспериментальными данными. Поэтому при работе с такими источниками следует соблюдать На улице оградить себя можно при помощи темных очков. Однако в этом случае следует опасаться подделок, ведь если стекла не снабжены УФ-отталкивающими фильтрами, то разрушающее действие будет еще сильнее.
Ожоги на коже. В летнее время их можно заработать, если долгое время неконтролируемо подвергать себя воздействию УФ. Зимой же можно получить их из-за особенности снега отражать практически полностью данные волны. Поэтому облучение происходит и со стороны Солнца, и со стороны снега.
Старение. Если люди долгое время находятся под воздействием УФ, то у них начинают очень рано проявляться признаки старения кожи: вялость, морщины, дряблость. Это происходит от того, что защитные барьерные функции покровов ослабевают и нарушаются.
Воздействие с последствиями во времени. Заключаются в проявлениях негативных воздействий не в молодом возрасте, а ближе к старости.

Все эти результаты являются последствиями нарушения дозировок УФ, т.е. они возникают, когда использование ультрафиолетового излучения проводится нерационально, неправильно, и без соблюдения мер безопасности.

Ультрафиолетовое излучение: применение

Основные области использования отталкиваются от свойств вещества. Это справедливо и для спектральных волновых излучений. Так, главными характеристиками УФ, на которых базируется его применение, являются:

химическая активность высокого уровня;
бактерицидное воздействие на организмы;
способность вызывать свечение различных веществ разными оттенками, видимыми глазом человека (люминесценция).

Это позволяет широко использовать ультрафиолетовое излучение. Применение возможно в:

спектрометрических анализах;
астрономических исследованиях;
медицине;
стерилизации;
обеззараживании питьевой воды;
фотолитографии;
аналитическом исследовании минералов;
УФ-фильтрах;
для ловли насекомых;
для избавления от бактерий и вирусов.

Каждая из перечисленных областей использует определенный тип УФ со своим спектром и длиной волны. В последнее время данный тип излучения активно используется в физических и химических исследованиях (установление электронной конфигурации атомов, кристаллической структуры молекул и различных соединений, работа с ионами, анализ физических превращений на различных космических объектах).

Есть еще одна особенность воздействия УФ на вещества. Некоторые полимерные материалы способны разлагаться под воздействием интенсивного постоянного источника данных волн. Например, такие, как:

полиэтилен любого давления;
полипропилен;
полиметилметакрилат или органическое стекло.

В чем выражается воздействие? Изделия из перечисленных материалов теряют окраску, трескаются, тускнеют и, в конечном итоге, разрушаются. Поэтому их принято называть чувствительными полимерами. Эту особенность деградации углеродной цепи при условиях солнечной освещенности активно используют в нанотехнологиях, рентгенолитографии, трансплантологии и прочих областях. Делается это в основном для сглаживания шероховатостей поверхности изделий.

Спектрометрия - основная область аналитической химии, которая специализируется на идентификации соединений и их состава по способности поглощать УФ-свет определенной длины волны. Получается, что спектры уникальны для каждого вещества, поэтому можно их классифицировать по результатам спектрометрии.

Также применение ультрафиолетового бактерицидного излучения осуществляется для привлечения и уничтожения насекомых. Действие основано на способности глаза насекомого улавливать невидимые человеку коротковолновые спектры. Поэтому животные летят на источник, где и подвергаются уничтожению.

Использование в соляриях - специальных установках вертикального и горизонтального типа, в которых человеческое тело подвергается воздействию УФ-А. Делается это для активизации выработки в коже меланина, придающего ей более темный цвет, гладкость. Кроме того, при этом подсушиваются воспаления и уничтожаются вредные бактерии на поверхности покровов. Особое внимание следует уделять защите глаз, чувствительных зон.

Медицинская область

Применение ультрафиолетового излучения в медицине основано также на его способностях уничтожать невидимые глазу живые организмы - бактерии и вирусы, и на особенностях, происходящих в организме во время грамотного освещения искусственным или естественным облучением.

Основные показания к лечению УФ можно обозначить в нескольких пунктах:

Все виды воспалительных процессов, ран открытого типа, нагноений и открытых швов.
При травмах тканей, костей.
При ожогах, обморожениях и кожных заболеваниях.
При респираторных недугах, туберкулезе, бронхиальной астме.
При возникновении и развитии различных видов инфекционных заболеваний.
При недугах, сопровождающихся сильными болевыми ощущениями, невралгии.
Заболевания горла и носовой полости.
Рахиты и трофическая
Стоматологические заболевания.
Регуляция давления кровяного русла, нормализация работы сердца.
Развитие раковых опухолей.
Атеросклероз, почечная недостаточность и некоторые другие состояния.

Все эти заболевания могут иметь весьма серьезные последствия для организма. Поэтому лечение и профилактика использованием УФ - это настоящее медицинское открытие, спасающее тысячи и миллионы людских жизней, сохраняющее и возвращающее им здоровье.

Еще один вариант использования УФ с медицинской и биологической точки зрения - это обеззараживание помещений, стерилизация рабочих поверхностей и инструментов. Действие основано на способности УФ угнетать развитие и репликацию молекул ДНК, что приводит к их вымиранию. Бактерии, грибки, простейшие и вирусы гибнут.

Основной проблемой при использовании такого излучения для стерилизации и обеззараживания помещения является область освещения. Ведь организмы уничтожаются только при непосредственном воздействии прямых волн. Все, что остается за пределами, продолжает свое существование.

Аналитическая работа с минералами

Способность вызывать у веществ люминесценцию позволяет применять УФ для анализа качественного состава минералов и ценных горных пород. В этом плане очень интересными бывают драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни. Каких только оттенков они не дают при облучении их катодными волнами! Очень интересно об этом писал Малахов, знаменитый геолог. В его труде рассказывается о наблюдениях за свечением цветовой палитры, которое способны давать минералы в разных источниках облучения.

Так, например, топаз, который в видимом спектре имеет красивый насыщенный голубой цвет, при облучении высвечивается ярко-зеленым, а изумруд - красным. Жемчуг вообще не может дать какой-то определенный цвет и переливается многоцветьем. Зрелище в результате получается просто фантастическое.

Если в состав исследуемой породы входят примеси урана, то высвечивание покажет зеленый цвет. Примеси мелита дают синий, а морганита - сиреневый или бледно-фиолетовый оттенок.

Использование в фильтрах

Для использования в фильтрах также применяется ультрафиолетовое бактерицидное излучение. Типы таких структур могут быть разные:

твердые;
газообразные;
жидкие.

Основное применение такие устройства находят в химической отрасли, в частности, в хроматографии. С их помощью можно провести качественный анализ состава вещества и идентифицировать его по принадлежности к тому или иному классу органических соединений.

Обработка питьевой воды

Обеззараживание ультрафиолетовым излучением питьевой воды является одним из самых современных и качественных методов ее очистки от биологических примесей. Преимущества этого метода следующие:

надежность;
эффективность;
отсутствие посторонних продуктов в воде;
безопасность;
экономичность;
сохранение органолептических свойств воды.

Именно поэтому на сегодняшний день такая методика обеззараживания идет в ногу с традиционным хлорированием. Действие основано на тех же особенностях - разрушение ДНК вредоносных живых организмов в составе воды. Используют УФ с длиной волны около 260 нм.

Помимо прямого воздействия на вредителей, ультрафиолет используется также для разрушения остатков химических соединений, которые применяются для смягчения, очищения воды: таких, как, например, хлор или хлорамин.

Лампа черного света

Такие устройства снабжены специальными излучателями, способными давать волны большой длинны, близкой к видимому. Однако они все равно остаются неразличимы для человеческого глаза. Используются такие лампы в качестве устройств, читающих тайные знаки из УФ: например, в паспортах, документах, денежных купюрах и так далее. То есть, такие метки могут быть различимы только под действием определенного спектра. Таким образом построен принцип работы детекторов валюты, устройств для проверки натуральности денежных купюр.

Реставрация и определение подлинности картины

И в этой области находит применение УФ. Каждый художник использовал белила, содержащие в каждый эпохальный промежуток времени разные тяжелые металлы. Благодаря облучению возможно получение так называемых подмалевков, которые дают информацию о подлинности картины, а также о специфической технике, манере письма каждого художника.

Кроме того, лаковая пленка на поверхности изделий относится к чувствительным полимерам. Поэтому она способна стареть под воздействием света. Это позволяет определять возраст композиций и шедевров художественного мира.

Живительные лучи.

Солнце испускает три типа ультрафиолетовых лучей. Каждый из этих типов по-разному воздействует на кожу.

Большинство из нас после отдыха на пляже чувствует себя более здоровыми и полными жизни. Благодаря живительным лучам в коже образуется витамин D, который необходим для полноценного усвоения кальция. Но благотворно воздействуют на организм только небольшие дозы солнечного облучения.

Но сильно загорелая кожа это все-таки поврежденная кожа и,как следствие преждевременное старение и высокий риск развития рака кожи.

Солнечный свет - электромагнитное излучение. Кроме видимого спектра излучения в нем присутствует ультрафиолетовое, которое собственно и отвечает за загар. Ультрафиолет стимулирует способность пигментных клеток меланоцитов производить больше меланина, выполняющего защитную функцию.

Типы УФ лучей.

Существуют три типа ультрафиолетовых лучей, которые различаются по длине волны. Ультрафиолетовое излучение способно проникать сквозь эпидермис кожи в более глубокие слои. Это активизирует процесс производства новых клеток и кератина, в результате кожа становится более жесткой и грубой. Солнечные лучи, проникая сквозь дерму разрушают коллаген и приводят к изменениям толщины и текстура кожи.

Ультрафиолетовые лучи А.

Эти лучи обладают наиболее низким уровнем радиации. Раньше было принято считать, что они безвредны, однако, в настоящее время доказано, что это не так. Уровень этих лучей остается практически постоянным на протяжении всего дня и года. Они проникают даже сквозь стекло.

УФ лучи типа А проникают сквозь слои кожи, достигая дермы, повреждают основание и структуру кожи, разрушая волокна коллагена и эластина.

А-лучи способствуют появлению морщин, уменьшают эластичность кожи, ускоряют появление признаков преждевременного старения, ослабляют защитную систему кожи, делая ее более подверженной инфекциям и, возможно, онкологическим заболеваниям.

Ультрафиолетовые лучи В.

Лучи этого типа испускаются солнцем лишь в определенные времена года и часы дня. В зависимости от температуры воздуха и географической широты они обычно проникают в атмосферу в период с 10 до 16 часов.

УФ лучи типа В наносят коже более серьезный урон, так как взаимодействуют с молекулами ДНК, которые содержатся в клетках кожи. В-лучи повреждают эпидермис, что приводит к появлению солнечных ожогов. В-лучи повреждают эпидермис, что приводит к появлению солнечных ожогов. Излучение этого типа усиливает активность свободных радикалов, которые ослабляют естественную защитную систему кожи.

Ультрафиолетовые лучи В способствуют появлению загара и вызывают солнечные ожоги, ведут к преждевременному старению и появлению темных пигментных пятен, делают кожу грубой и шершавой, ускоряют появление морщин, могут спровоцировать развитие предраковых заболеваний и рака кожи.