Ультрафиолетовое излучение и глаза. Узреть невидимое

Cтраница 1

Видимый и ультрафиолетовый свет пропускается различными образцами зеркального и оптического стекла до длин волн 3200 - 3500 А, более короткие волны стекло не пропускает. Плавленый кварц пропускает волны длиной 2000 А, однако серьезным недостатком его является малая механическая прочность.  

Поглощение видимого и ультрафиолетового света соответствует квантам энергии от 30 до 300 ккал / моль.  

Для видимого и ультрафиолетового света хорошие результаты дают прозрачные металлические слои платины, родия , сурьмы (4000 до 2000 А) , отложенные испарением на кварцевые пластинки.  

Радиоволны, инфракрасный, видимый и ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи и гамма-излучение представляют собой электромагнитные волны с различной длиной волны. Планк выдвинул предположение, что энергия электромагнитного излучения квантована. Энергия кванта электромагнитного излучения пропорциональна его частоте, Е hv, где h - постоянная Планка, равная 6 6262 - 10 34 Дж - с. Выбивание электронов с поверхности металла под действием света называется фотоэлектрическим эффектом. Квант света называется фотоном. Энергия фотона равна hv, где v - частота электромагнитной волны. Зависимость поглощения света атомом или молекулой от длины волны, частоты или волнового числа представляет собой спектр поглощения. Соответствующая зависимость испускания света атомом или молекулой является спектром испускания. Спектр испускания атомарного водорода состоит из нескольких серий линий.  

Исследования поглощения видимого и ультрафиолетового света уже давно используются для получения информации о равновесии в растворе. Однако, так как оптическая плотность раствора зависит от специфического фактора интенсивности (коэффициента экстинкции), а также от концентрации каждой поглощающей формы, интерпретация измерений часто усложняется, если присутствует несколько комплексов. Метод непрерывных изменений (метод Жоба) и другие ненадежные методы, которые все еще часто применяются для вычисления констант устойчивости из спектрофотометрических данных, критически разобраны в разд. Настоящая глава рассматривает главным образом более точные методы обработки измерений поглощения в видимой и ультрафиолетовой частях спектра. В этой главе также рассматривается использование позднее разработанных областей спектроскопии и близко с ними связанных поляриметрических и магнитооптических методов для изучения равновесия в растворе.  

Описана теломеризация под влиянием видимого и ультрафиолетового света, радиоактивного излучения и радиоактивных частиц, протекающая по радикальному механизму.  

Окошко следует защищать от видимого и ультрафиолетового света.  

Алюминийорганические соединения обычно не поглощают видимый и ультрафиолетовый свет. Несомненно, однако, что поглощение может быть вызвано введением некоторых заместителей, например арильных групп. Как уже указывалось выше, донорноакцепторные комплексы с алифатическими и циклическими альдиминами (например, с бензальанилином, пиридином и бензопиридинами) в большей или меньшей степени окрашены. Эта окраска может быть использована для различных количественных определений.  

Как установлено , облучение видимым и ультрафиолетовым светом полимеров, предварительно облученных 1У излУчением, позволят получить дополнительную информацию о природе и свойствах парамагнитных частиц. Оказалось, что парамагнитные образования в полимерах поглощают свет в видимой, и УФ-области.  

Ароматические поликарбонаты очень устойчивы к действию видимого и ультрафиолетового света даже в присутствии воздуха.  

Методами качественной и количественной спектроскопии в видимом и ультрафиолетовом свете широко пользуются для определения некоторых витаминов, гормонов и других биологически активных веществ.  

На основании изучения спектров поглощения в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом свете, а также изучения комбинационного рассеяния света органическую молекулу, как упоминалось выше, нужно представлять не как статическую систему. Атомы в молекулах не неподвижны, а совершают колебания, приближающиеся к гармоническим. Степень отклонения колебаний атомов от колебаний типа гармонического - так называемая антигармоничность - определяет способность, молекулы к распаду на составные части.  

На рис. 16 изображен спектрофотометр СФ-4 для видимого и ультрафиолетового света.  

Крониг показал , что в области видимого и ультрафиолетового света эти представления ведут к следствиям в отношении дисперсии и абсорбции, качественно совпадающим с результатами опыта.  

Что такое свет?

Солнечный свет проникает в верхние слои атмосферы мощностью около одного киловатта на квадратный метр. Все жизненные процессы на нашей планете приводятся в движение благодаря этой энергии. Свет - это электромагнитное излучение, его природа основана на электромагнитных полях, которые называются фотонами. Фотоны света характеризуются различными уровнями энергии и длиной волн, выражаемой в нанометрах (нм). Самые известные длины волн - видимые. Каждая длина волны представлена определенным цветом. Например, Солнце желтого цвета, потому что наиболее мощные излучения в видимом диапазоне спектра именно желтые.

Однако существуют и другие волны за пределами видимого света. Все они называются электромагнитным спектром. Самая мощная часть спектра - это гамма-лучи, далее следуют рентгеновские лучи, ультрафиолетовый свет, и только потом видимый свет, занимающий малую долю электромагнитного спектра и располагающийся между ультрафиолетовым и инфракрасным светом. Всем известен инфракрасный свет, как тепловое излучение. Спектр включает в себя микроволны и заканчивается радиоволнами, более слабыми фотонами. Для животных наибольшее полезное значение несут ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный свет.

Видимый свет.

Помимо обеспечения привычного для нас освещения, свет несет еще и немаловажную функцию регуляция продолжительности светового дня. Видимый спектр света находится в диапазоне от 390 до 700 нм. Именно он фиксируется глазом, а цвет зависит от длины волны. Индекс цветопередачи (CRI) показывает способность какого-либо источника света освещать объект, по сравнению с естественным солнечным светом принятым за 100 CRI. Искусственные источники света со значением CRI более 95 считаются светом полного спектра, способные освещать объекты так же, как и естественное освещение. Также важная характеристика для определения цвета излучаемого света - это цветовая температура, измеряемая в Кельвинах (К).

Чем выше показатель цветовой температуры, тем насыщеннее голубой оттенок (7000К и выше). При низких значениях цветовой температуры свет имеет желтоватый оттенок, как например у бытовых ламп накаливания (2400К).

Среднее значение температуры дневного света составляет около 5600К, оно может варьировать от минимального показателя 2000К на закате до 18000К при пасмурной погоде. Для максимального приближения условий содержания животных к естественным, необходимо размещать в вольерах лампы с максимальным индексом цветопередачи CRI и цветовой температурой около 6000К. Тропические растения необходимо обеспечивать световыми волнами в диапазоне, используемом для фотосинтеза. Во время этого процесса растения используют энергию света для производства сахаров, “натурального топлива” для всех живых организмов. Освещение в диапазоне 400-450 нм способствует росту и размножению растений.

Ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолетовый свет или УФ-излучение занимает большую долю в электромагнитном излучении и находится на границе с видимым светом.

Ультрафиолетовое излучение разделяют на 3 группы в зависимости от длины волн:

• . UVA- длинноволновой ультрафиолет А, диапазон от 290 до 320 нм, имеет важное значение для рептилий.
• . UVB - средневолновой ультрафиолет B, диапазон от 290 до 320 нм, имеет наиболее существенное значение для рептилий.
• . UVC - коротковолновой ультрафиолет C, диапазон от 180 до 290 нм, является опасным для всех живых организмов (ультрафиолетовая стерилизация).

Было доказано, что ультрафиолет А (UVA) влияет на аппетит, окрас, поведение и репродуктивную функцию животных. Рептилии и амфибии видят в диапазоне UVA (320- 400 нм), поэтому именно он влияет на то, как они воспринимают окружающий мир. Под воздействием этого излучения цвет еды или другого животного будут выглядеть иначе, чем воспринимает глаз человека. Подача сигналов при помощи частей тела (например, Anolis sp.) или изменение цвета покровов (например, Chameleon sp) распространено повсеместно среди рептилий и земноводных, и если UVA-излучение отсутствует, то эти сигналы могут восприниматься животными не корректно. Наличие ультрафиолета А играет важную роль при содержании и разведении животных.

Ультрафиолет B находится в диапазоне волн 290-320 нм. В естественных условиях рептилии синтезируют витамин D3 под воздействием солнечных лучей UVB-спектра. В свою очередь, витамин D3 необходим для усвоения животными кальция. На кожных покровах UVB вступает в реакцию с предшественником витамина D, 7-дегидрохолестеролом. Под влиянием температуры и специальных механизмов кожи, провитамин D3 превращается в витамин D3. Печень и почки преобразуют витамин D3 в его активную форму, гормон (1,25-дигидрокиси витамин D), которые регулирует кальциевый обмен.

Хищные и всеядные пресмыкающиеся получают большое количество необходимого витамина D3 из пищи. Растительная пища не содержит D3 (холекальцеферол), а содержит D2 (эргокальцеферол), который менее эффективен в метаболизме кальция. Именно по этой причине растительноядные пресмыкающиеся сильнее зависят от качества освещения, чем плотоядные.

Нехватка витамина D3 достаточно быстро приводит к нарушению обмена веществ в костных тканях животных. При подобных нарушениях метаболизма патологические изменения могут отразиться не только на костных тканях, но и на других системах органов. Внешними проявлениями нарушений могут быть отеки, вялость, отказ от пищи, неправильно развитие костей и панциря у черепах. При обнаружении подобных симптомов, необходимо обеспечить животное не только источником UVB-излучения, но и добавить в рацион корма или добавки с кальцием. Но не только молодые животные подвержены подобным нарушениям при неправильном содержании, взрослые особи и яйцекладущие самки также подвергаются серьезному риску при отсутствии UVB-излучения.

Инфракрасный свет

Природная эктотермия рептилий и земноводных (холоднокровность) подчеркивает важность инфракрасного излучения (тепла) для терморегуляции. Диапазон инфракрасного спектра находится в сегменте не видимым человеческим глазом, но отчетливо ощущаемом теплом на коже. Солнце излучает большую часть своей энергии в инфракрасной части спектра. Для рептилий, активных преимущественно в светлое время суток, лучшим источников терморегуляции являются специальные греющие лампы, излучающие большое количество инфракрасного света (+700 нм).

Интенсивность освещения

Климат Земли определяется количеством солнечной энергии, попадающей на ее поверхность. На интенсивность освещения влияют множество факторов, такие как озоновый слой, географическое положение, облака, влажность воздуха, высота расположения относительно уровня моря. Количество света, падающего на поверхность, называется освещенностью и измеряется в люменах на квадратный метр или люксах (lux). Освещенность под прямыми солнечными лучами составляет около 100 000 lux. Обычно дневная освещенность, проходя через облака, колеблется от 5 000 до 10 000 lux, ночью от Луны она составляет всего лишь 0,23 lux. Густая растительность в тропических лесах также влияет на эти значения.

Ультрафиолетовое излучение измеряется в микроваттах на квадратный сантиметр (µW/sm2). Его количество сильно отличается на разных полюсах, увеличиваясь при приближении к экватору. Количество UVB-излучения в полдень на экваторе составляет примерно 270 µW/sm2.Это значение уменьшается с заходом Солнца, и также увеличивается с рассветом. Животные в естественной среде обитания принимают солнечные ванны преимущественно с утра и на закате, остальную часть времени они проводят в своих убежищах, норах или в корне деревьев. В тропических лесах лишь малая часть прямых солнечных лучей может проникнуть сквозь густую растительность в нижние слои, достигнув поверхности земли.

Уровень ультрафиолетового излучения и света, в среде обитания рептилий и амфибий, может изменяться в зависимости от целого ряда факторов:

Среда обитания:

В зонах тропических лесов тени значительно больше, чем в пустыне. В густых лесах значение УФ-излучения имеет широкий диапазон, на верхние ярусы леса попадает значительно больше прямых солнечных лучей, чем на лесную почву. В пустынных и степных зонах практически нет естественных укрытий от прямых солнечных лучей, также эффект излучения может быть усилен за счет отражения от поверхности. В горной местности есть долины, куда солнечный свет может проникать лишь на несколько часов в сутки.

Проявляя большую активность в течение светового дня, дневные животные получают больше УФ-облучения, чем ночные виды. Но даже они не проводят весь день под прямыми солнечными лучами Солнца. Многие виды прячутся в укрытиях в самое жаркое время дня. Прием солнечных ванн ограничивается ранним утром и вечером. В различных климатических поясах дневные циклы активности у рептилий могут отличаться. Некоторые виды ночных животных выходят погреться на солнце днем с целью терморегуляции.

Широта:

Наибольшей интенсивность ультрафиолетовое излучение обладает на экваторе, где Солнце располагается на наименьшем расстоянии от поверхности Земли, и его лучи проходят минимальное расстояние сквозь атмосферу. Толщина озонового слоя в тропиках по естественным причинам тоньше, чем в средних широтах, поэтому озоном поглощается меньше УФ-излучения. Полярные широты более удалены от Солнца, и немногочисленные ультрафиолетовые лучи вынуждены проходить через богатые озоном слои с большими потерями.

Высота над уровнем моря:

Интенсивность УФ-излучения увеличивается с высотой, поскольку уменьшается толщина атмосферы, поглощающей солнечные лучи.

Погодные условия:

Облака играют серьезную роль фильтра для лучей ультрафиолета, направляющихся к поверхности Земли. В зависимости от толщины и формы они способны поглощать до 35 - 85 % энергии солнечных излучений. Но, даже покрывая полностью небо, облака не перекроют доступ лучей к поверхности Земли.

Отражение:

Некоторые поверхности, такие как песок (12%), трава (10%) или вода (5%) способны отражать ультрафиолетовое излучение, которое на них попадает. В таких местах интенсивность УФ-излучения может быть значительно выше ожидаемых результатов даже в тени.

Озон:

Озоновый слой поглощает часть ультрафиолетового излучения Солнца, которое направлялось к поверхности Земли. Толщина озонового слоя изменяется в течение года, а сам он постоянно перемещается.

Ультрафиолет был открыт более 200 лет назад, но лишь с изобретением искусственных источников ультрафиолетового излучения человек смог использовать удивительные свойства этого невидимого света. Сегодня ультрафиолетовая лампа помогает бороться со многими заболеваниями и дезинфицирует, позволяет создавать новые материалы и используется криминалистами. Но для того чтобы приборы УФ спектра приносили пользу, а не вред, необходимо четко представлять, какими они бывают и для чего служат.

Что такое ультрафиолетовое излучение и каким оно бывает

Ты наверняка знаешь, что свет – это электромагнитное излучение. В зависимости от частоты цвет такого излучения изменяется. Низкочастотный спектр кажется нам красным, высокочастотный – синим. Если поднять частоту еще выше, то свет станет фиолетовым, а после совсем исчезнет. Точнее, исчезнет для твоего глаза. На самом деле излучение перейдет в область ультрафиолетового спектра, который мы не способны видеть из-за особенностей глаза.

Но если мы не видим ультрафиолетовый свет, то это не значит, что он на нас никак не воздействует. Ты же не будешь отрицать, что радиация безопасна, поскольку мы ее не можем увидеть. А радиация – не что иное, как такое же электромагнитное излучение, как свет и ультрафиолет, только более высокой частоты.

Но вернемся к ультрафиолетовому спектру. Он располагается, как мы выяснили, между видимым светом и радиационным излучением:

Зависимость типа электромагнитного излучения от его частоты

Отбросим свет с радиацией и рассмотрим ультрафиолетовое излучение поближе:

Разделение ультрафиолетового диапазона на поддиапазоны

На рисунке хорошо видно, что весь УФ диапазон условно делится на два поддиапазона: ближний и дальний. Но на этом же рисунке сверху мы видим деление на УФА, УФВ и УФС. В дальнейшем мы будем пользоваться именно таким разделением – ультрафиолет А, В и С, поскольку оно четко разграничивает степень воздействия излучения на биологические объекты.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Задать вопрос эксперту

Конечный участок дальнего диапазона никак не обозначен, поскольку не имеет особого практического значения. Воздух для ультрафиолетового излучения с длиной волны короче 100 нм (его еще называют жестким ультрафиолетовым) практически непрозрачен, поэтому его источники можно использовать только в вакууме.

Свойства ультрафиолета и воздействие его на живые организмы

Итак, в нашем распоряжении три ультрафиолетовых диапазона: А, В и С. Рассмотрим свойства каждого из них.

Ультрафиолет А

Излучение лежит в диапазоне 400 – 320 нм и называется мягким или длинноволновым ультрафиолетовым. Проникновение его в глубинные слои живых тканей минимально. При умеренном применении УФА не только не наносит вреда организму, но и полезен. Он укрепляет иммунитет, способствует выработке витамина D, улучшает состояние кожи. Именно под таким ультрафиолетом мы загораем на пляже.

Но при передозировке даже мягкий ультрафиолетовый диапазон может представлять определенную опасность для человека. Наглядный пример: добрался до пляжа, прилег на пару часиков и «сгорел». Знакомо? Безусловно. Но могло быть и еще хуже, если бы ты лежал часиков пять или с открытыми глазами и без качественных солнцезащитных очков. При длительном воздействии на глаза УФА способен вызвать ожог роговицы, а кожу сжечь буквально до волдырей.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Все вышесказанное справедливо и для других биологических объектов: растений, животных, бактерий. Именно умеренный УФА в значительной степени провоцирует «цветение» воды в водоемах и порчу продуктов, подстегивая рост водорослей и бактерий. Передозировка его чрезвычайно вредна.

Ультрафиолет В

Средневолновый ультрафиолет, занимающий диапазон 320 – 280 нм. Ультрафиолетовое излучение с такой длиной волны способно проникать в верхние слои живых тканей и вызывать серьезные изменения их структуры вплоть до частичного разрушения ДНК. Даже минимальная доза УФВ способна вызвать серьезный и довольно глубокий радиационный ожог кожи, роговицы и хрусталика. Серьезную опасность такое излучение также представляет для растений, а для многих видов вирусов и бактерий ввиду их небольших размеров УФВ вообще смертелен.

Ультрафиолет С

Самый коротковолновый и самый опасный для всего живого диапазон, в который входит ультрафиолетовое излучение с длиной волны от 280 до 100 нм. УФС даже в небольших дозах способно разрушать цепи ДНК, вызывая мутации. У человека, как правило, его воздействие вызывает рак кожи и меланому. Из-за способности достаточно глубоко проникать в ткани УФС может вызвать необратимый радиационный ожог сетчатки и глубокие повреждения кожного покрова.

Дополнительную опасность представляет способность ультрафиолетового излучения категории С ионизировать молекулы кислорода, находящиеся в атмосфере. В результате такого воздействия в воздухе образуется озон — трехатомный кислород, который является сильнейшим окислителем, а по степени опасности для биологических объектов относится к первой, самой опасной категории ядов.

Устройство ультрафиолетовой лампы

Человек научился создавать искусственные источники ультрафиолетового излучения, причем излучать они могут в любом заданном диапазоне. Конструктивно ультрафиолетовые лампы выполняются в виде колбы, заполненной инертным газом с примесью металлической ртути. По бокам колбы впаиваются тугоплавкие электроды, на которые подается напряжение питания прибора. Под действием этого напряжения в колбе начинается тлеющий разряд, который заставляет молекулы ртути испускать ультрафиолет во всех спектрах УФ диапазона.

Конструкция ультрафиолетовой лампы

Изготавливая колбу из того или иного материала, конструкторы могут отсекать излучение определенной длины волны. Так, лампа из эритемного стекла пропускает только ультрафиолетовое излучение типа А, увиолевая колба уже прозрачна для УФВ, но не пропускает жесткое излучение УФС. Если же колбу сделать из кварцевого стекла, то прибор будет излучать все три вида ультрафиолетового спектра – А, В, С.

Все лампы ультрафиолетового света являются газоразрядными и должны включаться в сеть через специальное пускорегулирующее устройство (ЭПРА). В противном случае тлеющий разряд в колбе мгновенно перейдет в неуправляемый дуговой.

Электромагнитное (слева) и электронное пускорегулирующие устройства для газоразрядных ламп ультрафиолетового света

Важно! Лампы накаливания с синим баллоном, которые мы часто используем для прогревания при ЛОР заболеваниях, не являются ультрафиолетовыми. Это обычные лампочки накаливания, а синяя колба служит лишь для того, чтобы ты не получил тепловой ожог и не повредил глаза ярким светом, держа довольно мощную лампу у самого лица.

Рефлектор Минина не имеет никакого отношения к ультрафиолетовому излучению и комплектуется обычной лампой накаливания из синего стекла

Применение УФ ламп

Итак, ультрафиолетовые лампы существуют, и мы даже знаем, что у них внутри. Но для чего они нужны? Сегодня приборы ультрафиолетового света широко используются как в быту, так и на производстве. Вот основные области применения УФ ламп:

1. Изменение физических свойств материалов . Под действием ультрафиолетового излучения некоторые синтетические материалы (краски, лаки, пластики и пр.) могут менять свои свойства: твердеть, размягчаться, менять цвет и другие физические характеристики. Живой пример – стоматология. Специальная фотополимерная пломба пластична до тех пор, пока врач после ее установки не осветит полость рта мягким ультрафиолетовым светом. После такой обработки полимер становится прочнее камня. В косметических салонах тоже используют специальный гель, твердеющий под УФ лампой. С его помощью, к примеру, косметологи наращивают ногти.

После обработки ультрафиолетовой лампой мягкая, как пластилин, пломба приобретает исключительную прочность

2. Криминалистика и уголовное право . Полимеры, способные светиться в ультрафиолете, широко используются для защиты от подделки. Для интереса попробуй осветить купюру ультрафиолетовой лампой. Таким же образом можно проверить купюры почти всех стран, подлинность особо важных документов или печатей на них (так называемая защита «Цербер»). Криминалисты пользуются ультрафиолетовыми лампами для обнаружения следов крови. Она, конечно, не светится, зато полностью поглощает ультрафиолетовое излучение и на общем фоне будет казаться абсолютно черной.

Элементы защиты купюр, печатей и паспорта (Беларусь), видимые только в ультрафиолетовом излучении

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Если ты смотрел фильмы про криминалистов, то наверняка заметил, что в них кровь под УФ лампой вопреки вышесказанному мной светится сине-белым. Чтобы достичь такого эффекта, специалисты обрабатывают предполагаемые пятна крови специальным составом, который взаимодействует с гемоглобином, после чего начинает флюоресцировать (светиться в ультрафиолетовом излучении). Такой метод не только более нагляден для зрителя, но и более эффективен.

3. При дефиците естественного ультрафиолета . Польза ультрафиолетовой лампы спектра А для биологических объектов была открыта почти одновременно с ее изобретением. При недостатке естественного ультрафиолетового излучения страдает иммунитет человека, кожа приобретает нездоровый бледный оттенок. Если растения и комнатные цветы выращивать за оконным стеклом или под обычными лампами накаливания, то и они чувствуют себя не лучшим образом – плохо растут и часто болеют. Все дело в отсутствии ультрафиолетового излучения спектра А, недостаток которого особенно вреден для детей. Сегодня УФА лампы используют для укрепления иммунитета и улучшения состояния кожи повсеместно, где не хватает естественного света.

Использование ультрафиолетовых ламп спектра А для восполнения дефицита естественного ультрафиолета

На самом деле приборы, служащие для восполнения дефицита естественного ультрафиолетового света, излучают не только ультрафиолет А, но и В, хотя доля последнего в общем излучении чрезвычайно мала — от 0,1 до 2-3 %.

4. Для дезинфекции . Все вирусы и бактерии – тоже живые организмы, к тому же они настолько малы, что «перегрузить» их ультрафиолетовым светом совсем несложно. Жесткий ультрафиолет (С) в состоянии проходить некоторые микроорганизмы буквально насквозь, разрушая их структуру. Таким образом, лампы спектра В и С, получившие название антибактериальных или бактерицидных, можно использовать для обеззараживания квартиры, общественных заведений, воздуха, воды, предметов и даже для лечения вирусных инфекций. При использовании ламп УФС дополнительным дезинфицирующим фактором выступает озон, о котором я писал выше.

Использование ультрафиолетовых ламп для дезинфекции и антибактериальной обработки

Ты наверняка слышал такой медицинский термин, как кварцевание. Эта процедура – не что иное, как обработка предметов или тела человека строго дозированным жестким ультрафиолетовым излучением.

Основные характеристики источников ультрафиолетового излучения

Какими характеристиками УФ лампы нужно руководствоваться, чтобы при ее использовании получить максимальный эффект и не нанести вреда здоровью своему и окружающих? Вот основные из них:

1. Диапазон излучения.
2. Мощность.
3. Назначение.
4. Срок службы.

Излучаемый диапазон

Это основной параметр. В зависимости от длины волны ультрафиолет действует по-разному. Если УФА опасен лишь для глаз, и при правильном использовании не представляет серьезной угрозы для организма, то УФВ в состоянии не только испортить глаза, но и спровоцировать глубокие, порой необратимые ожоги на коже. УФС отлично дезинфицирует, но может представлять смертельную опасность для человека, поскольку излучение такой длины волны разрушает ДНК и образует ядовитый газ озон.

С другой стороны, спектр УФА абсолютно бесполезен в качестве антибактериального средства. Пользы от такой лампы, к примеру, при очистке воздуха от микробов, практически не будет. Более того, некоторые виды бактерий и микрофлоры станут еще активнее. Таким образом, выбирая УФ лампу, необходимо четко представлять для чего она будет использоваться и какой спектр излучения она должна иметь.

Мощность

Имеется в виду сила создаваемого лампой УФ потока. Она пропорциональна потребляемой мощности, поэтому при выборе прибора ориентируются обычно на данный показатель. Бытовые ультрафиолетовые лампы обычно не превышают мощности 40-60, профессиональные устройства могут иметь мощность до 200-500 Вт и более. Первые обычно имеют низкое давление в колбе, вторые – высокое. Выбирая излучатель для тех или иных целей, нужно четко представлять, что в плане мощности больше — не всегда значит лучше. Для получения максимального эффекта излучение прибора должно быть строго дозированным. Поэтому при покупке лампы обращайте внимание не только на ее назначение, но и на рекомендуемую площадь помещения или производительность прибора, если он служит для очистки воздуха или воды.

Назначение и конструкция

По своему назначению ультрафиолетовые лампы делятся на бытовые и профессиональные. Вторые обычно имеют большую мощность, более широкий и жесткий спектр излучения и сложны по конструкции. Именно поэтому они требуют для своего обслуживания квалифицированного специалиста и соответствующих знаний. Если ты собираешься покупать ультрафиолетовую лампу для домашнего использования, то от профессиональных устройств лучше отказаться. В таком случае велика вероятность, что лампа, скорее, навредит, чем принесет пользу. Особенно это касается приборов, работающих в диапазоне УФС, излучение которых является ионизирующим.

По типу конструкции ультрафиолетовые лампы делятся на:

1. Открытые . Эти приборы излучают ультрафиолет непосредственно в окружающую среду. При неправильном применении представляют наибольшую опасность для организма человека, но позволяют провести качественное обеззараживание помещения, включая воздух и все находящиеся в нем предметы. Лампы открытой или полуоткрытой (узконаправленного излучения) конструкции используются также для медицинских целей: лечения инфекционных заболеваний и восполнения дефицита ультрафиолета (фитолампы, солярии).

Использование бактерицидных ламп для антибактериальной обработки помещений

2. Рециркуляторы или приборы закрытого типа. Лампа в них находится за полностью непрозрачным кожухом, а УФ изучение воздействует только на рабочую среду – газ или жидкость, прогоняемую специальным насосом сквозь облучаемую камеру. В быту рециркуляторы обычно используются для бактерицидной обработки воды или воздуха. Поскольку устройства не излучают ультрафиолет, при правильном использовании они полностью безопасны для человека и могут использоваться в его присутствии. Рециркуляторы могут быть как бытового, так и промышленного назначения.

Рециркулятор – стерилизатор для воды (слева) и для воздуха

3. Универсальные. Приборы этого типа могут работать как в режиме рециркуляции воздуха, так и прямого излучения. Конструктивно выполнены как рециркулятор с раскладным кожухом. В собранном виде это обычный рециркулятор, с открытыми шторками – бактерицидная лампа открытого типа.

Универсальная бактерицидная лампа в режиме рециркулятора (слева)

Срок службы

Поскольку принцип работы и конструкция ультрафиолетовой лампы сходны с принципом и устройством люминесцентного осветительного прибора, логично предположить, что сроки службы у них одинаковы и могут достигать 8 000–10 000 ч. На практике это не совсем так. В процессе работы лампа «стареет»: ее световой поток уменьшается. Но если в обычной осветительной лампе этот эффект заметен визуально, то УФ лампу «на глаз» проверить невозможно. Поэтому производитель ограничивается гораздо меньшим сроком работы: от 1 000 до 9 000 часов в зависимости от мощности лампы, ее назначения и, конечно, качества материалов, комплектующих и бренда.

Если в паспорте на устройство не указана периодичность замены ламп или заявлен максимальный срок 20 тысяч часов и более, то от покупки такого устройства стоит отказаться. Также должна насторожить и слишком низкая стоимость прибора. Скорее всего, это низкокачественный товар либо вовсе подделка.

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

1. ISO 21348 Process for Determining Solar Irradiances . Архивировано из первоисточника 23 июня 2012.
2. Бобух, Евгений О зрении животных . Архивировано из первоисточника 7 ноября 2012. Проверено 6 ноября 2012.
3. Советская энциклопедия
4. В. К. Попов // УФН . - 1985. - Т. 147. - С. 587-604.
5. 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.
6. А. Г. Молчанов

Ультрафиолет — это часть спектра электромагнитного излучения, которая находится за границами нашего восприятия. Проще говоря — невидимое излучение. Но не совсем. Видимый нами свет ограничен длинами волн от 380 нм до 780 нм (нанометров). Длина волн ультрафиолета или ультрафиолетового излучения лежит в диапазоне от 10 нм до 400 нм. Получается, что все-таки мы можем видеть ультрафиолет — но только его малую часть, находящуюся в небольшом промежутке между 380 и 400 нм.

Все. Сухие факты закончились, начинаются факты интересные. Дело в том, что это еле видимое излучение на самом деле играет огромную роль не только в биосфере (об этом мы обязательно расскажем отдельно), но и в освещении. Проще говоря, ультрафиолет помогает нам видеть.

Ультрафиолет и освещение

Основное применение ультрафиолет нашел в светильниках. Электрические разряды заставляют светиться газ внутри люминесцентной лампы (или компактной люминесцентной лампы) в ультрафиолетовом диапазоне. Для того чтобы получить видимый свет , на стенки лампы наносится специальное покрытие из материала, который будет флуоресцировать — то есть светиться в видимом диапазоне — под воздействием ультрафиолетового излучения. Такой материал называется люминофором, и производители постоянно работают над улучшением его состава, чтобы повысить качество получаемого видимого света. Именно поэтому на сегодняшний день мы имеем неплохой выбор люминесцентных ламп, которые не только выигрывают у обычных ламп накаливания в энергоэффективности, но и производят достаточно приятный для глаза свет практически полного спектра.

Какие еще могут быть применения у ультрафиолета?

Существует целый ряд материалов, способных светиться в ультрафиолете. Эта способность называется флуоресценцией — ей обладают многие органические вещества. Кроме нее существует и так называемая фосфоресценция — ее отличие в том, что вещество испускает свет с более низкой интенсивностью, но продолжает светиться еще некоторое время (часто довольно длительное — до нескольких часов) после прекращения воздействия на него ультрафиолетового излучения. Эти свойства активно используются при изготовлении различных «светящихся в темноте» предметов и украшений.