Ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолетовые лучи

Солнечный свет доходит до нас в двух диапазонах. Человеческий глаз способен различить только один из них. В невидимом для людей спектре и находятся ультрафиолетовые лучи. Что они представляют собой? Это не что иное, как электромагнитные волны. Длина ультрафиолетового излучения находится в диапазоне от 7 до 14 нм. Такие волны несут на нашу планету огромнейшие потоки тепловой энергии, из-за чего их нередко называют тепловыми.

Под ультрафиолетовым излучением принято понимать обширный спектр, состоящий из электромагнитных волн с диапазоном, условно разделенным на дальние и ближние лучи. Первые из них считаются вакуумными. Их полностью поглощают верхние слои атмосферы. В условиях Земли их генерирование возможно только в условиях вакуумных камер.

Что касается ближних ультрафиолетовых лучей, их делят на три подгруппы, классифицируя по диапазонам на:

— длинные, находящиеся в пределах от 400 до 315 нанометров;

— средние – от 315 до 280 нанометров;

— короткие – от 280 до 100 нанометров.

Откуда у людей веснушки?

Еще
одно влияние УФ солнечной радиации — веснушки на лице человека.

Никто
не рождается изначально с веснушками. Однако у некоторых людей эффект с годами
накапливается.

УФ радиация постепенно разрушает наши клетки. Организм по мере сил с этим борется и пытается их восстановить. У тех, у кого организм справляется не очень, как раз-таки и остаются следы в виде веснушек.

Если
вы относитесь к таким людям и не хотите увеличения веснушек по мере взросления,
регулярно используйте солнцезащитный крем. Не только летом на пляжах, но и в
повседневной жизни.

Крем
образует защитный экран от подобной напасти. Вот его эффект в ультрафиолетовых
лучах.

Именно
механизм восстановления клеток после атаки УФ лучей, это то, что не работает у людей
с синдромом вампира. Как вы понимаете, разные люди по-разному воспринимают УФ
излучение.

Опаснее
всего оно для рыжеволосых, бледнолицых ирландцев.

У большинства людей веснушки тоже есть, но их можно увидеть только в свете ультрафиолета. Вот наглядный снимок на специальном аппарате под обычными лампами и с UV подсветкой.

УФ лучи проникают под кожу примерно на 1мм. Следовательно, под их облучением можно разглядеть пигментные пятна (меланин), которые через некоторое время вылезают наружу.

Подобный аппарат с ультрафиолетовым излучением это своеобразная машина времени. Хотите знать как будете выглядеть через несколько лет, взгляните на себя через него.

Воздействие на здоровье человека Править

Биологические эффекты ультрафиолетового излучения в трёх спектральных участках существенно различны, поэтому биологи иногда выделяют, как наиболее важные в их работе, следующие диапазоны:

• Ближний ультрафиолет, УФ-A лучи (UVA, 315—400 нм)
• УФ-B лучи (UVB, 280—315 нм)
• Дальний ультрафиолет, УФ-C лучи (UVC, 100—280 нм)

Практически весь UVC и приблизительно 90 % UVB поглощаются озоном, а также водным паром, кислородом и углекислым газом при прохождении солнечного света через земную атмосферу. Излучение из диапазона UVA достаточно слабо поглощается атмосферой. Поэтому радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной степени содержит ближний ультрафиолет UVA, и, в небольшой доле — UVВ.

Действие на кожу Править

Использование «СОЛЯРИЯ» по 10 минут в день лечит прыщи, придает коже красивый оттенок.

Положительные эффекты Править

В ХХ веке было впервые показано, почему УФ — излучение оказывает благотворное воздействие на человека. Физиологическое действие Уф-лучей было исследовано отечественными и зарубежными исследователями в середине прошлого столетия (Г. Варшавер. Г. Франк. Н. Данциг, Н. Галанин. Н. Каплун, А. Парфенов, Е. Беликова. В. Dugger. J. Hassesser. Н. Ronge, Е. Biekford и др.) |1-3|.
Было убедительно доказано в сотнях экспериментов, что излучение в УФ области спектра (290—400 нм) повышает тонус симпатико-адреналиновой системы, активирует защитные механизмы, повышает уровень неспецифического иммунитета, а также увеличивает секрецию ряда гормонов. Под воздействием УФ излучения (УФИ) образуются гистамин и подобные ему вещества, которые обладают сосудорасширяющим действием, повышают проницаемость кожных сосудов. Изменяется углеводный и белковый обмен веществ в организме. Действие оптического излучения изменяет легочную вентиляцию — частоту и ритм дыхания; повышается газообмен, потребление кислорода, активизируется деятельность эндокринной системы. Особенно значительна роль УФ излучения в образовании в организме витамина Д, укрепляющего костно-мышечную систему и обладающего антирахитным действием.
Особо следует отметить, что длительная недостаточность УФИ может иметь неблагоприятные последствия для человеческого организма, называемые «световым голоданием». Наиболее частым проявлением этого заболевания является нарушение минерального обмена веществ, снижение иммунитета, быстрая утомляемость и т. п.

Несколько позже в работах (О. Г. Газенко, Ю. Е. Нефедов, Е. А. Шепелев, С. Н. Залогуев, Н. Е. Панферова, И. В. Анисимова) указанное специфическое действие излучения было подтверждено в космической медицине . Профилактическое УФ облучение было введено в практику космических полетов наряду с Методическими указаниями (МУ) 1989 г. «Профилактическое ультрафиолетовое облучение людей (с применением искусственных источников УФ излучения)» . Оба документа являются надежной базой дальнейшего совершенствования УФ профилактики.

Отрицательное действие на кожу Править

Ультрафиолетовое излучение неощутимо для глаз человека, но при воздействии вызывает типично радиационное поражение (ожог сетчатки).Так, например, 1 августа 2008 года десятки россиян повредили сетчатку глаза во время солнечного затмения. Они жаловались на резкое снижение зрения и пятно перед глазами. По словам врачей сетчатку можно восстановить.

Сюжет

В конце XXI века в мире происходит авария биотехнологической лаборатории, в которой пытались создать сверхсолдат. В результате часть населения Земли заразилась вирусом и мутировала в гемофагов с вампирскими клыками. Таинственный вирус, воздействующий на ДНК, породил расу сверхлюдей-гемофагов, которые сильнее, быстрее и умнее простых смертных. Люди начали войну против гемофагов, и тем пришлось уйти в подполье. В этом подполье оказалась и суперсолдат Вайолет. Правоохранительные органы были не в силах остановить инфекцию и ввиду чрезвычайного положения на планете было установлено мировое правительство.

Вайолет было поручено выкрасть якобы созданное людьми оружие против мутантов. Пользуясь своими сверхспособностями, она в одиночку на мотоцикле атакует центр («Банк крови»), где спрятано сверхоружие, способное уничтожить гемофагов. Однако в контейнере оказывается 9-летний мальчик «Шестой» — клон вице-кардинала Фердинанда Даксуса (президента мира) и носитель опасного для гемофагов вируса. Вайолет доставляет мальчика на базу, но, в порыве сентиментальности, препятствует его убийству гемофагами.

Отныне она начинает собственную игру, планируя создать вакцину, которая вернула бы её в мир людей. Теперь за ней охотятся как спецназ вице-кардинала, так и гемофаги. Тем временем оказывается, что гемофаги вступают в тайный сговор с вице-кардиналом, который в свою очередь сам оказывается тайным гемофагом. В лаборатории верных ей людей Вайолет узнает, что мальчик не представляет опасности для гемофагов, однако для вице-кардинала он обладает загадочной ценностью. Вайолет узнает, что вице-кардинал мечтает повысить своё благосостояние за счет новой эпидемии, антидот от которой он продаст за большие деньги. Мальчик — ключ к этим коварным замыслам. Также Вайолет выясняет, что именно Даксус в прошлом работая лаборантом специально устроил аварию в лаборатории, чтобы впоследствии воспользовавшись ситуацией возглавить мировое правительство. Спасая мальчика и уничтожая Даксуса, Вайолет неожиданно становится спасительницей человечества.

История открытия

Иоганн Вильгельм Риттер, 1804 год

После того, как было обнаружено инфракрасное излучение, немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер начал поиски излучения и далее противоположного конца видимого спектра, с длинами волн короче, чем у излучения 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 учёные, включая Риттера, пришли к соглашению, что свет состоит из трёх отдельных компонентов: окислительного или теплового (инфракрасного) компонента, осветительного компонента (видимого света), и восстановительного (ультрафиолетового) компонента.

Идеи о единстве трёх различных частей спектра впервые появились лишь в 1842 году в трудах Александра Беккереля, Мачедонио Меллони и др.

Очки против ультрафиолета

Фонарики и лампы UVB+UVA безопасны для зрения при непродолжительном использовании. При длительной работе, глаза необходимо защищать спец.очками, которые не пропускают данные лучи.

Обычное стекло конечно задерживает длинноволновое излучение, но в недостаточной степени.

А вот современные линзы для очков с этим справляются на ура. Поэтому простые очки (не солнцезащитные), через камеры с фильтрами UV и выглядят темными.

При случайном ожоге глаз резкое жжение вы почувствует только через несколько часов. Это будет похоже на ощущения, как при чистки лука или после сварки. С закрытыми глазами боль будет только усиливаться.

К утру на следующий день боль изменится. Появится чувство, что вам насыпали песок под веки. А солнечный свет будет сильнейшим раздражителем. Причем сами глаза могут и не иметь каких-то явных признаков поражения – краснота и т.п.

Комфортно
чувствовать себя вы сможете только в полной темноте. Даже после того, как
немного полегчает, все вокруг будет выглядеть как в дымке или тумане.

Эффект проходит через один-два дня, в зависимости от степени ожога. Так что будьте осторожны со всеми источниками ультрафиолета.

Источники ультрафиолетового излучения и его основные свойства

Источники ультрафиолетового излучения условно можно разделить на естественные и искусственные. К естественным источникам относится Солнце и другие небесные светила, разряды молнии. К искусственным — электрическая дуга с угольными электродами или содержащими металлы в виде примесей или стержней, специальные газоразрядные лампы (например, ртутно-кварцевая лампа типа ПРК), водородные, бактерицидные, ксеноновые, люминесцентные, лампы-фотовспышки.

Ультрафиолетовое излучение обнаруживается с помощью фотоэлементов, фотоумножителей, люминесцентных веществ. В таблице 1 приведены основные свойства ультрафиолетового излучения и примеры его технического применения.

Таблица 1

Сфера применения[править | править код]

Чёрный светправить | править код

Для защиты документов от подделки их часто снабжают люминесцентными метками, которые видны только в условиях ультрафиолетового освещения. Большинство паспортов, а также банкноты различных стран содержат защитные элементы в виде краски или нитей, светящихся в ультрафиолете.

Ультрафиолетовое излучение, даваемое лампами «чёрного» света, является достаточно мягким и оказывает наименее серьёзное негативное влияние на здоровье человека. Однако при использовании данных ламп в тёмном помещении существует некоторая опасность для глаз, связанная именно с незначительным излучением в видимом спектре: в темноте зрачок расширяется и больше излучения беспрепятственно попадает на сетчатку.

Обеззараживание ультрафиолетовым излучениемправить | править код

В наиболее распространённых лампах низкого давления почти весь спектр излучения приходится на длину волны 253,7 нм, что хорошо согласуется с пиком кривой бактерицидной эффективности (то есть эффективности поглощения ультрафиолета молекулами ДНК).
Этот пик находится в районе длины волны излучения равной 253,7 нм, которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ.

Обеззараживание воздуха и поверхностейправить | править код

Файл:UV-ontsmetting laminaire-vloeikast.JPG

Кварцевая лампа, используемая для стерилизации в лаборатории

Ультрафиолетовая обработка воды, воздуха и поверхности не обладает пролонгированным эффектом. Достоинство данной особенности заключается в том, что исключается вредное воздействие на человека и животных. В случае обработки сточных вод УФ флора водоемов не страдает от сбросов, как, например, при сбросе вод, обработанных хлором, продолжающим уничтожать жизнь ещё долго после использования на очистных сооружениях.

Дезинфекция питьевой водыправить | править код

Принцип действия УФ-излучения. УФ-дезинфекция выполняется при облучении находящихся в воде микроорганизмов УФ-излучением определённой интенсивности (достаточная длина волны для полного уничтожения микроорганизмов равна 260,5 нм) в течение определённого периода времени. В результате такого облучения микроорганизмы «микробиологически» погибают, так как они теряют способность воспроизводства. УФ-излучение в диапазоне длин волн около 254 нм хорошо проникает сквозь воду и стенку клетки переносимого водой микроорганизма и поглощается ДНК микроорганизмов, вызывая нарушение её структуры. В результате прекращается процесс воспроизводства микроорганизмов. Следует отметить, что данный механизм распространяется на живые клетки любого организма в целом, именно этим обусловлена опасность жесткого ультрафиолета.

Химический анализправить | править код

Анализ минераловправить | править код

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 рассказывает об этом так:

Качественный хроматографический анализправить | править код

Ловля насекомыхправить | править код

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.

править | править код

править | править код

Файл:5000 rubley ultraviolet.png

Денежная купюра в ультрафиолетовом излучении

Ультрафиолетовое излучение применяется для:

• Затвердевания зубных пломб.
• Защите денежных купюр от подделки.

В качестве неионизирующего облучения для получения генетических мутаций. В связи с невысокой проникающей способностью воздействуют преимущественно на пыльцу. Вызывает особенно большое количество мутаций при облучении излучением с длиной волны, близкой к 265 нм, которое хорошо поглощается дезоксирибонуклеиновыми кислотами.

Воздействие[править | править код]

Деградация полимеров и красителейправить | править код

Для предотвращения деградации в такие полимеры добавляются специальные вещества, способные поглощать УФ, что особенно важно в тех случаях, когда продукт подвергается непосредственному воздействию солнечного света.

На здоровье человекаправить | править код

Биологические эффекты ультрафиолетового излучения в трёх спектральных участках существенно различны, поэтому биологи иногда выделяют, как наиболее важные в их работе, следующие диапазоны:

• Ближний ультрафиолет, УФ-A лучи (UVA, 315—400 нм)
• УФ-B лучи (UVB, 280—315 нм)
• Дальний ультрафиолет, УФ-C лучи (UVC, 100—280 нм)

Практически весь УФ-C и приблизительно 90 % УФ-B поглощаются при прохождении солнечного света через земную атмосферу. Излучение из диапазона УФ-A достаточно слабо поглощается атмосферой. Поэтому радиация, достигающая поверхности Земли, в значительной степени содержит ближний ультрафиолет УФ-A и в небольшой доле — УФ-B.

Несколько позже в работах О. Г. Газенко, Ю. Е. Нефёдов, Е. А. Шепелев, С. Н. Залогуев, Н. Е. Панфёрова, И. В. Анисимова указанное специфическое действие излучения было подтверждено в космической медицине. Профилактическое УФ облучение было введено в практику космических полётов наряду с Методическими указаниями (МУ) 1989 г. «Профилактическое ультрафиолетовое облучение людей (с применением искусственных источников УФ излучения)». Оба документа являются надёжной базой дальнейшего совершенствования УФ профилактики.

Действие на кожуправить | править код

Файл:Sunscreen on back under normal and UV light.jpg

Блокировка ультрафиолетового излучения защитными кремами. Правое фото сделано в УФ лучах, крем нанесён в виде рисунка

Защита кожи

Действие на глазаправить | править код

Защита глаз

Для защиты глаз от вредного воздействия ультрафиолетового излучения используются специальные защитные очки, задерживающие до 100 % ультрафиолетового излучения и прозрачные в видимом спектре

Как правило, линзы таких очков изготавливаются из специальных пластмасс или поликарбоната.
Многие виды контактных линз также обеспечивают 100 % защиту от УФ-лучей (обратите внимание на маркировку упаковки).
Фильтры для ультрафиолетовых лучей бывают твердыми, жидкими и газообразными. Например, обычное стекло непрозрачно при λ

Для еще более коротких волн нет подходящего по прозрачности материала для линз объектива, и приходится применять отражательную оптику — вогнутые зеркала. Однако для столь короткого ультрафиолета непрозрачен уже и воздух, который заметно поглощает ультрафиолет, начиная с 180 нм.

Источники ультрафиолета

Природными генераторами электромагнитного излучения являются звезды: в процессе термоядерного синтеза, происходящего в центре звезды, создается полный спектр лучей. Соответственно, основная часть ультрафиолета на Земле поступает от Солнца. Интенсивность излучения, достигающего поверхности планеты, зависит от многих факторов:

• толщина озонового слоя;
• высота Солнца над горизонтом;
• высота над уровнем моря;
• состав атмосферы;
• погодные условия;
• коэффициент отражения излучения от поверхности Земли.

С солнечным ультрафиолетом связано множество мифов. Так, считается, что в пасмурную погоду нельзя загореть, однако, хоть облачность и влияет на интенсивность УФ-излучения, большая его часть способна проникать сквозь облака. В горах и зимой на уровне моря может показаться, что риск вреда от ультрафиолета минимален, но на самом деле он даже возрастает: на большой высоте интенсивность излучения увеличивается из-за разреженности воздуха, а снежный покров становится косвенным источником ультрафиолета, так как до 80% лучей отражаются от него.

Особенно осторожным нужно быть в солнечный, но холодный день: даже если тепло от Солнца не чувствуется, ультрафиолет есть всегда. Тепло и УФ-лучи находятся на противоположных концах видимого спектра и имеют разную длину волны. Когда инфракрасное излучение зимой проходит по касательной к Земле и отражается, ультрафиолет всегда достигает поверхности.

Естественное УФ-излучение имеет существенный недостаток — его невозможно контролировать. Поэтому для использования в медицине, санитарии, химии, косметологии и других сферах разрабатываются искусственные источники ультрафиолетового излучения. Необходимый диапазон электромагнитного спектра генерируется в них путем нагрева газов электрическим разрядом. Как правило, лучи испускаются парами ртути. Таким принципом действия характеризуются разные виды ламп:

• люминесцентные — дополнительно производят видимый свет вследствие эффекта фотолюминесценции;
• ртутно-кварцевые — излучают волны с длиной от 185 нм (жесткий ультрафиолет) до 578 нм (оранжевый цвет);
• бактерицидные — имеют колбу из специального стекла, блокирующего лучи короче 200 нм, что не дает образовываться токсичному озону;
• эксилампы — не имеют ртути, ультрафиолет излучается в общем диапазоне;
• светодиоды — благодаря эффекту электролюминесценции могут работать в любом узком диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового.

В научных исследованиях, экспериментах, биотехнологии используются специальные ультрафиолетовые лазеры. Источником излучения в них могут служить инертные газы, кристаллы или свободные электроны.

Таким образом, разные искусственные источники ультрафиолета генерируют излучение разных подтипов, что определяет их сферу применения. Лампы, работающие в диапазоне >300 нм, используются в медицине, <200 — для обеззараживания и т. д.

Открытие ультрафиолетового излучения

Спектр лучей, видимых глазом человека не имеет резких, четко определенных границ. Со стороны фиолетового цвета одни исследователи относили границу к 4000 ?, другие — к 3800, а третьи сдвигали ее даже до 3200 ?. Очевидно, это объясняется различной световой чувствительностью глаза и свидетельствует о наличии области лучей, не видимых глазом человека.

Когда чувствительный термометр помещен в область спектра видимых лучей, он показывает значительное повышение температуры. Что же произойдет, если передвинуть термометр за пределы видимого спектра? Такие опыты были поставлены в начале XIX века английским астрономом У. Гершелем. После многократно проведенных исследований он обнаружил, что за границей красного цвета термометр показывает повышение температуры с определенным максимумом. Это послужило для ученого доказательством существования новых лучей, названных впоследствии инфракрасными.

А что происходит за фиолетовой, коротковолновой границей спектра? И здесь под влиянием невидимых лучей обнаружено повышение температуры. Правда, выражено оно значительно слабее, чем за красной границей спектра, и скептики пытались подвергнуть сомнению существование таких лучей.  Когда же в качестве чувствительного приемника света немецкий физик И. Риттер и английский ученый У. Уоластон использовали в 1801 году фотопластинку, реальность новых лучей, названных ультрафиолетовыми, стала неоспоримой. За фиолетовой границей спектра фотографическая пластинка чернеет даже быстрее, чем под влиянием видимых лучей. Поскольку почернение фотопластинки происходит в результате фотохимической реакции, ученые пришли к выводу, что ультрафиолетовые лучи весьма активны.

Негативное влияние УФ-излучения на человека

вред ультрафиолета на здоровье превосходит пользу

• появляются головные боли;
• температура тела повышается;
• быстрая утомляемость, апатия;
• нарушение памяти;
• учащенное сердцебиение;
• снижение аппетита и тошнота.

Влияние ультрафиолета на кожу

Красивый ровный загар – мечта каждого человека, особенно представительниц слабого пола. Но следует понимать, что клетки кожи темнеют под воздействием выделяющегося в них красящегося пигмента — меланина с целью защиты от дальнейшего облучения ультрафиолетом. Поэтому загар – это защитная реакция нашей кожи на повреждение ее клеток ультрафиолетовыми лучами. Но он не предохраняет кожные покровы от более серьезного влияния УФ-излучения:

1. Фотосенсибилизация – повышенная восприимчивость к ультрафиолету. Даже небольшая его доза вызывает сильное жжение, зуд и солнечный ожог кожных покровов. Часто это связано с использованием медикаментозных препаратов или употреблением косметических средств или некоторых продуктов питания.
2. Фотостарение. УФ-лучи спектра А проникают в глубокие слои кожи, повреждают структуру соединительной ткани, что приводит к разрушению коллагена, потере эластичности, к ранним морщинам.
3. Меланома – рак кожи. Заболевание развивается после частых и длительных пребываний на солнце. Под действием избыточной дозы ультрафиолета происходит появление злокачественных образований на коже или перерождение старых родинок в раковую опухоль.
4. Базальноклеточная и чешуйчатая карцинома – немеланомное раковое образование кожи, не приводит к летальному исходу, но требует удаления пораженных участков хирургическим путем. Замечено, что заболевание намного чаще возникает у людей, длительно работающих под открытым солнцем.

Влияние УФ-волн на глаза

Ультрафиолетовые лучи, в зависимости от глубины проникновения, могут негативно отражаться и на состоянии глаз человека:

1. Фотоофтальмия и электроофтальмия. Выражается в покраснении и опухании слизистой оболочки глаз, слезотечении, светобоязни. Возникает при несоблюдении правил техники безопасности при работе со сварочным оборудованием или у людей, находящихся при ярком солнечном свете на покрытом снегом пространстве (снежная слепота).
2. Разрастание конъюнктивы глаза (птеригиум).
3. Катаракта (помутнение хрусталика глаза) — заболевание, возникающее в различной степени у преобладающего большинства людей к старости. Ее развитие связано с воздействием ультрафиолетового излучения на глаза, накапливающееся в течение жизни.

Влияние ультрафиолета на иммунную систему

Если дозированное применение УФ-излучения способствует повышению защитных сил организма, то избыточное воздействие ультрафиолета угнетает иммунную систему. Это было доказано в научных исследованиях ученых США на вирусе герпеса. Радиация ультрафиолета меняет активность клеток, отвечающих за иммунитет в организме, они не могут сдерживать размножение вирусов или бактерий, раковых клеток.