Ультрафиолетовое излучение

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 74.

Одним из видов электромагнитного излучения является ультрафиолетовое (УФ). Являясь не самым мощным излучением Солнца, УФ-излучение тем не менее играет достаточно большую роль в формировании условий на Земле. Познакомимся со свойствами и применением УФ-излучения.

Свойства ультрафиолетового излучения

Итак, ультрафиолетовое излучение (УФ) — это один из видов электромагнитных волн. На шкале излучений оно располагается между видимым светом и рентгеновскими лучами.

Длина волны ультрафиолетового излучения лежит в пределах от 10 до 400 нм, что соответствует частотам от $3×10^{16}$ до $7.5×10^{14}$Гц. В длинноволновой области УФ-излучение граничит с видимым светом. В коротковолновой — с рентгеновским излучением.

Длина волны УФ-излучения сравнима с расстояниями между атомами и молекулами в веществе, поэтому УФ-излучение обладает достаточно высокой химической активностью. Многие химические реакции требуют УФ-облучение для нормального хода. Большинство фотоматериалов и фотодатчиков весьма чувствительны к УФ-спектру.

Объясняется это тем фактом, что энергия кванта излучения определяется простой формулой:

$$E=h\nu$$

То есть энергия кванта пропорциональна частоте излучения $\nu$, и, поскольку частота УФИ-излучения выше, чем частота видимого света, то и энергия кванта у него выше.

Солнце достаточно ярко «светит» в УФ-диапазоне, но, хотя воздух прозрачен для УФ-излучения, кислород воздуха $O_2$ под действием его энергии меняет конфигурацию молекулы, становится гораздо более активным озоном $O_3$. Озон же поглощает УФ-спектр гораздо интенсивнее обычного кислорода. Таким образом в верхних слоях атмосферы Земли образуется озоновый слой, который задерживает большую часть солнечного УФ-излучения.

Использование УФ-излучения

Поскольку до поверхности Земли доходит небольшая часть солнечного УФ-излучения, далеко не все живые существа на Земле выработали рецепторы, воспринимающие эту часть спектра. Более того, большая доза ультрафиолета губительна для живых организмов.

Эта особенность УФ-излучения лежит в основе кварцевых ламп, которые используются в медицинских учреждениях для обеззараживания помещений. Кварцевая лампа устроена примерно так же, как обычная люминесцентная лампа, — это трубка, наполненная парами ртути, которые при пропускании сквозь них электрического тока начинают излучать в УФ-диапазоне. Но если в обычных люминесцентных лампах это излучение полностью задерживается стеклом трубки, а светится люминофор, которым покрыта трубка изнутри, то кварцевые лампы не имеют люминофора, а состоят из специального кварцевого стекла, пропускающего УФ-лучи. В результате кварцевая лампа слабо светит в видимом диапазоне, но мощность УФ-лучей у нее достаточна, чтобы уничтожать большинство микроорганизмов в помещении.

Кварцевые лампы специальных типов используются в медицине в лечебных целях: точно дозируя силу УФ-излучения, можно, к примеру, уничтожать кожные новообразования, не повредив живые ткани.

Небольшие дозы УФ-излучения являются даже полезными для человека: под их действием в коже вырабатывается витамин $D_2$, необходимый для формирования костей и для стимуляции нервной системы.

Также УФ-излучение используется при специальной фотосъемке, которая позволяет видеть некоторые особенности объектов, невидимые в обычных лучах, проводить измерения, невозможные при обычном освещении.

Что мы узнали?

Ультрафиолетовое излучение (УФ) — это электромагнитная волна, имеющая длину от от 10 до 400 нм, лежащая на шкале электромагнитных волн между видимым светом и рентгеновскими лучами. УФ-излучение имеет большую химическую активность и обладает бактерицидным эффектом.