Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Ještě před několika lety bylo jedním z nejčastějších využití UV světla oblíbené solárium používané k opalování. V současné době však ztrácí na popularitě, protože se zjistilo, že používání tohoto zařízení je nezdravé a hrozí rakovina kůže.

Mnoho zemí zakazuje používání solárií pro děti a dospívající a u dospělých je mnohem menší pravděpodobnost, že budou touto nemocí ohroženi. Ultrafialové záření má však mnoho dalších využití a stále přibývají nové.O tom, co je ultrafialové záření a kde se využívá, se dozvíte v tomto článku.

Co je ultrafialové záření (UV) a jeho vlastnosti

Ultrafialové (UV) záření je elektromagnetické záření s vlnovou délkou kratší než má fialové světlo. Rozsah UV záření pokrývá rozsah vlnových délek od 100 do 380 nm. Ultrafialové záření je pro lidi neviditelné.

Pokud jde o delší vlnové délky, limit ultrafialového rozsahu je určen fyziologií lidského oka. Zatímco spodní hranice je podmíněná. Ultrafialový rozsah se částečně shoduje s rentgenovým zářením. Vlnové délky od 10 do 100 nm jsou různými zdroji označovány jako ultrafialové nebo rentgenové záření.

Stejně jako všechny elektromagnetické vlny se ultrafialové záření šíří ve vakuu rychlostí světla c=3108 m/s.

Elektromagnetické záření má dvojí povahu: vlnové a korpuskulární.To znamená, že ji lze také popsat jako soubor částic - fotonů pohybujících se rychlostí světla c. Energie fotonu je přímo úměrná vlnové frekvenci a je: E=hv=hc / λ , kde h je Planckova konstanta, h=6,6210-34Js, f - vlnová frekvence, λ - vlnová délka, c=3108 m/s - rychlost světla.

Kopuskulární povaha elektromagnetického záření se projevuje zřetelněji, čím kratší je vlnová délka záření a tím vyšší je jeho frekvence. Frekvence a tedy i energie ultrafialového záření je tak vysoká, že nelze ignorovat jeho korpuskulární povahu. To je důležité pro praktické využití ultrafialového záření.

Rozsahy

Dosah UV záření je rozdělen do 3 podrozsahů:

  • Ultrafialové C (UV-C) s vlnovou délkou 100 - 280 nm. Fotony tohoto záření mají nejvyšší energii. Je zcela absorbován ozónovou vrstvou atmosféry. Toto záření je vysoce baktericidní.UV-C lampy vyzařující ultrafialové záření se používají k dezinfekci místností a spotřebičů. Odstraňují viry, bakterie a plísně, ale při jejich používání je třeba dávat pozor, aby nebyli lidé vystaveni UV-C záření, které způsobuje popáleniny kůže a poškození očí.
  • Ultrafialové B (UV-B) o vlnové délce 280 - 320 nm s nižší energií fotonů. Tvoří 5 % ultrafialových paprsků dopadajících na zemský povrch. Neproniká okenním sklem, ale prochází křemenným sklem. Jeho intenzita závisí na roční a denní době – v létě je nejsilnější mezi 10 a 15 hodinami, zejména za bezoblačného dne. Intenzita UV-B záření roste s nadmořskou výškou. Malá dávka tohoto záření vede ke spálení sluncem, ale příliš mnoho může způsobit spálení a rakovinu. Toto záření má příznivý vliv i na lidské zdraví – i malá dávka vyvolává v kůži tvorbu cenného vitamínu D3.
  • Ultrafialové A (UV-A) o vlnové délce 320-400 nm s nejnižší energií fotonů.Tvoří 95 % UV záření, které dopadá na zemský povrch. Proniká přes okenní sklo. Dosahuje nejhlubších vrstev pokožky, v oblasti krevních cév. Toto záření je nejméně škodlivé ve srovnání se zářením jiných rozsahů, ale delší expozice urychluje proces stárnutí kůže a může způsobit šedý zákal, tzn. zakalení oční čočky.

Vlastnosti

Ultrafialové záření o vlnové délce menší než 300 nm způsobuje ionizaci. Ionizující záření je pro živé organismy škodlivé. Může poškodit řetězce DNA, což vede k mutacím a rakovině.

UV záření má silný fotochemický účinek, což znamená, že může iniciovat chemické reakce, jako je syntéza, oxidace, redukce nebo rozpad.

Nejdůležitějším zdrojem ultrafialového záření na Zemi je Slunce. Ne všechno záření emitované Sluncem však dopadá na zemský povrch. Velká část je absorbována atmosférou, zejména ozónovou vrstvou.Nejméně energetická část ultrafialového záření dopadá na Zemi.

Rýže. 1. Nejdůležitějším zdrojem ultrafialového záření na Zemi je Slunce.

Ozonová vrstva je část stratosféry, kde je zvýšená koncentrace ozonu O3Vysoká neznamená velká - je to jen pár molekul O3 na milion molekul vzduchu. Ale tento ozón je pro život na Zemi nesmírně důležitý, protože pohlcuje nejškodlivější ultrafialové záření Slunce.

UV aplikace

UV záření může způsobit ionizaci, fluorescenci a má také silný fotochemický efekt. Tyto vlastnosti UV záření se využívají v praktických aplikacích.

Ionizace

V oblasti ultrafialového záření existuje hranice mezi ionizujícím a neionizujícím zářením. Ultrafialové záření o vlnové délce menší než 300 nm způsobuje ionizaci, která je založena na vyrážení elektronů z atomů nebo molekul radiačními fotony.

Tato vlastnost UV záření se využívá pro praktické účely. Ionizující záření je pro živé organismy škodlivé, protože ničí molekuly, které tvoří buňky organismů, a tím je ničí. UV-C ultrafialové světlo zabíjí bakterie, viry, plísně, houby a všechny další mikroorganismy. Během pandemie je velmi důležité bojovat s koronaviry. Ultrafialové světlo ničí tenkou lipidovou (tukovou) vrstvu koronaviru a brání mu v množení.

UV-C záření o vlnové délce 100 - 280 nm se používá ve sterilizátorech k dezinfekci chytrých telefonů, notebooků, nástrojů v kosmetických salonech a zdravotnické techniky, ale i autobusů a dalších míst, kde je hodně lidí. Při jejich používání je však třeba dávat pozor, aby se lidé nevystavovali UV-C záření, které způsobuje popáleniny kůže a poškození očí.

Využívání UV záření k dezinfekci pitné vody, ale i vody v bazénech a aquaparcích je stále častější.Ničení škodlivých mikroorganismů v městských a průmyslových odpadních vodách je také důležité pro životní prostředí. Systémy ultrafialového záření pro dezinfekci odpadních vod eliminují chloraci a eliminují negativní dopad na životní prostředí vodních útvarů, do kterých se vyčištěná odpadní voda dostává.

Fluorescence

Pokud osvětlíme svět pouze ultrafialovým světlem, můžeme vidět mnoho věcí, které nemůžeme vidět pouze pomocí viditelného světla.

Osvětlení určitých látek ultrafialovým zářením způsobuje fluorescenci, tedy záři. K tomuto jevu dochází, když jsou fotony ultrafialového záření absorbovány a excitují elektrony v atomech nebo molekulách. Když se elektron vrátí do stavu s nižší energií, je emitováno viditelné světlo.

Rýže. 2. Fluorescence minerálů pod vlivem ultrafialového záření

Tento jev umožňuje identifikovat materiály, které vykazují fluorescenční vlastnosti, tzn. září při vystavení ultrafialovému světlu. Tyto vlastnosti se obvykle nacházejí v organických materiálech, ale také v minerálech. Pozorování v UV světle umožňuje vidět detaily struktury, neviditelné ve viditelném světle (obr. 2.). Ultrafialové záření se používá při biologických mikroskopických studiích tkání a buněk.

Jev fluorescence se často používá k ověřování pravosti bankovek. Bankovky obsahují fluorescenční látky, které jsou pro viditelné světlo neviditelné, ale při vystavení ultrafialovému světlu vyzařují světlo.

Fotochemické působení

UV záření má silný fotochemický efekt, tzn. může iniciovat nebo urychlit chemické reakce.

UV záření, zejména UV-A a UV-B, se používá k osvětlení rostlin pěstovaných ve sklenících a ve vnitřních prostorách. Pomocí ultrafialového záření produkují jedlé rostliny cennější účinné látky, jako jsou antioxidanty.

UV-A záření se také používá v kosmetických salonech k vytvrzení gelů a laků na nehty a v nábytkářském průmyslu k vytvrzení lepidel a laků.

Jednou z nejmodernějších metod používaných v digitálním tisku je tzv. UV tisk. UV tisk používá tekuté polymerové inkousty. Jejich drobné kapičky jsou nastříkány na materiál a následně vytvrzeny pomocí LED lamp vyzařujících ultrafialové světlo. Díky této technologii vznikají odolné potisky na různé materiály, jako je sklo, plexisklo, látky, fólie (obr. 3.).

Rýže. 3. Velkoformátový UV tiskový stroj

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie:

Budova