Źródła promieniowania podczerwonego i ultrafioletowego. Wpływ promieniowania ultrafioletowego na skórę

Czym jest światło?

Światło słoneczne przenika przez górne warstwy atmosfery z mocą około jednego kilowata na metr kwadratowy. Dzięki tej energii uruchamiane są wszystkie procesy życiowe na naszej planecie. Światło jest promieniowaniem elektromagnetycznym, jego natura opiera się na polach elektromagnetycznych zwanych fotonami. Fotony światła charakteryzują się różnymi poziomami energii i długościami fal, wyrażonymi w nanometrach (nm). Najbardziej znane długości fal są widoczne. Każda długość fali jest reprezentowana przez określony kolor. Na przykład Słońce jest żółte, ponieważ najsilniejsze promieniowanie w widzialnym zakresie widma jest żółte.

Istnieją jednak inne fale wykraczające poza światło widzialne. Wszystkie nazywane są widmem elektromagnetycznym. Najpotężniejszą częścią widma są promienie gamma, następnie promienie rentgenowskie, światło ultrafioletowe, a dopiero potem światło widzialne, które zajmuje niewielką część widma elektromagnetycznego i znajduje się pomiędzy światłem ultrafioletowym i podczerwonym. Każdy zna światło podczerwone jako promieniowanie cieplne. Widmo obejmuje mikrofale, a kończy się falami radiowymi i słabszymi fotonami. W przypadku zwierząt największe korzyści przynosi światło ultrafioletowe, widzialne i podczerwone.

Widzialne światło.

Oprócz zapewniania oświetlenia, do którego jesteśmy przyzwyczajeni, światło pełni także ważną funkcję regulowania długości godzin dziennych. Widmo światła widzialnego mieści się w zakresie od 390 do 700 nm. To właśnie jest rejestrowane przez oko, a kolor zależy od długości fali. Wskaźnik oddawania barw (CRI) pokazuje zdolność źródła światła do oświetlania obiektu w porównaniu do naturalnego światła słonecznego, mierzonego przy 100 CRI. Za źródła sztucznego światła o wartości CRI większej niż 95 uważa się źródła światła o pełnym spektrum, które mogą oświetlać obiekty w taki sam sposób, jak światło naturalne. Inną ważną cechą określającą kolor emitowanego światła jest temperatura barwowa mierzona w Kelwinach (K).

Im wyższa temperatura barwowa, tym bogatszy odcień niebieskiego (7000K i więcej). Przy niskich temperaturach barwowych światło ma żółtawy odcień, np. w przypadku żarówek domowych (2400K).

Średnia temperatura światła dziennego wynosi około 5600K, może wahać się od minimum 2000K o zachodzie słońca do 18000K przy pochmurnej pogodzie. Aby warunki życia zwierząt jak najbardziej zbliżyły się do naturalnych, w wybiegach należy umieszczać lampy o maksymalnym współczynniku oddawania barw CRI i temperaturze barwowej około 6000K. Roślinom tropikalnym należy zapewnić długość fal światła z zakresu wykorzystywanego do fotosyntezy. Podczas tego procesu rośliny wykorzystują energię świetlną do produkcji cukrów, „naturalnego paliwa” dla wszystkich żywych organizmów. Oświetlenie w zakresie 400-450 nm sprzyja wzrostowi i rozmnażaniu się roślin.

Promieniowanie ultrafioletowe

Światło ultrafioletowe, czyli promieniowanie UV, zajmuje dużą część promieniowania elektromagnetycznego i znajduje się na granicy światła widzialnego.

Promieniowanie ultrafioletowe dzieli się na 3 grupy w zależności od długości fali:

. UVA to długofalowe promieniowanie ultrafioletowe A o długości fali od 290 do 320 nm, które jest ważne dla gadów.
. UVB – dla gadów największe znaczenie ma średniofalowe ultrafiolet B o długości fali od 290 do 320 nm.
. UVC - krótkofalowe ultrafiolet C, zakres od 180 do 290 nm, jest niebezpieczne dla wszystkich organizmów żywych (sterylizacja ultrafioletem).

Wykazano, że ultrafiolet A (UVA) wpływa na apetyt, ubarwienie, zachowanie i funkcje rozrodcze zwierząt. Gady i płazy widzą w zakresie UVA (320-400 nm), więc ma to wpływ na to, jak postrzegają otaczający je świat. Pod wpływem tego promieniowania kolor pożywienia lub innego zwierzęcia będzie wyglądał inaczej niż widzi to ludzkie oko. Sygnalizacja za pomocą części ciała (np. Anolis sp.) lub zmiany koloru powłoki (np. Chameleon sp.) jest powszechna u gadów i płazów, a przy braku promieniowania UVA sygnały te mogą nie być prawidłowo odbierane przez zwierzęta. Obecność ultrafioletu A odgrywa ważną rolę w utrzymaniu i hodowli zwierząt.

Ultrafiolet B ma długość fali w zakresie 290-320 nm. W naturalnych warunkach gady syntetyzują witaminę D3 pod wpływem światła słonecznego UVB. Z kolei witamina D3 jest niezbędna do wchłaniania wapnia przez zwierzęta. Na skórze UVB reaguje z prekursorem witaminy D, 7-dehydrocholesterolem. Pod wpływem temperatury i specjalnych mechanizmów skóry prowitamina D3 przekształca się w witaminę D3. Wątroba i nerki przekształcają witaminę D3 w jej aktywną formę, hormon (1,25-diwodorotlenek witaminy D), który reguluje metabolizm wapnia.

Gady mięsożerne i wszystkożerne pozyskują duże ilości niezbędnej witaminy D3 z pożywienia. Pokarmy roślinne nie zawierają D3 (cholekalceferolu), ale zawierają D2 (ergokalceferol), który jest mniej skuteczny w metabolizmie wapnia. Z tego powodu gady roślinożerne są bardziej zależne od jakości oświetlenia niż gady mięsożerne.

Brak witaminy D3 szybko prowadzi do zaburzeń metabolicznych w tkance kostnej zwierząt. Przy takich zaburzeniach metabolicznych zmiany patologiczne mogą wpływać nie tylko na tkankę kostną, ale także na inne układy narządów. Zewnętrzne objawy zaburzeń mogą obejmować obrzęk, letarg, odmowę przyjmowania pokarmu oraz nieprawidłowy rozwój kości i muszli u żółwi. W przypadku wykrycia takich objawów należy zapewnić zwierzęciu nie tylko źródło promieniowania UVB, ale także uzupełnić dietę o suplementy diety lub wapnia. Ale nie tylko młode zwierzęta są podatne na takie problemy, jeśli nie są odpowiednio pielęgnowane; dorosłe osobniki i jajorodne samice są również narażone na poważne ryzyko w przypadku braku promieniowania UVB.

Światło podczerwone

Naturalna ektotermia gadów i płazów (zimnokrwistość) podkreśla znaczenie promieniowania podczerwonego (ciepła) dla termoregulacji. Zakres widma podczerwieni mieści się w segmencie niewidocznym dla ludzkiego oka, ale wyraźnie wyczuwalnym przez ciepło na skórze. Słońce emituje większość swojej energii w podczerwonej części widma. Dla gadów aktywnych głównie w ciągu dnia najlepszym źródłem termoregulacji są specjalne lampy grzewcze, które emitują dużą ilość światła podczerwonego (+700 nm).

Natężenie światła

Klimat Ziemi kształtowany jest przez ilość energii słonecznej padającej na jej powierzchnię. Na intensywność światła wpływa wiele czynników, takich jak warstwa ozonowa, położenie geograficzne, chmury, wilgotność powietrza i wysokość nad poziomem morza. Ilość światła padającego na powierzchnię nazywa się natężeniem oświetlenia i mierzy się ją w lumenach na metr kwadratowy lub luksach. Oświetlenie w bezpośrednim świetle słonecznym wynosi około 100 000 luksów. Zazwyczaj natężenie oświetlenia w ciągu dnia przechodzącego przez chmury waha się od 5000 do 10 000 luksów, w nocy z Księżyca wynosi tylko 0,23 luksa. Gęsta roślinność w lasach tropikalnych również wpływa na te wartości.

Promieniowanie ultrafioletowe mierzone jest w mikrowatach na centymetr kwadratowy (µW/sm2). Jego ilość jest bardzo zróżnicowana na różnych biegunach i wzrasta w miarę zbliżania się do równika. Ilość promieniowania UVB w południe na równiku wynosi około 270 µW/sm 2. Wartość ta maleje wraz z zachodem słońca i wzrasta również o świcie. Zwierzęta w swoim naturalnym środowisku kąpią się głównie rano i o zachodzie słońca, resztę czasu spędzają w swoich schronieniach, norach lub w korzeniach drzew. W lasach tropikalnych tylko niewielka część bezpośredniego światła słonecznego może przedostać się przez gęstą roślinność do niższych warstw, docierając do powierzchni ziemi.

Poziom promieniowania ultrafioletowego i światła w siedlisku gadów i płazów może się różnić w zależności od wielu czynników:

Siedlisko:

W lasach tropikalnych jest znacznie więcej cienia niż na pustyni. W gęstych lasach wartość promieniowania UV ma szeroki zakres, górne warstwy lasu otrzymują znacznie więcej bezpośredniego światła słonecznego niż gleba leśna. W strefach pustynnych i stepowych praktycznie nie ma naturalnych schronień przed bezpośrednim działaniem promieni słonecznych, a efekt promieniowania można wzmocnić poprzez odbicie od powierzchni. Na obszarach górskich znajdują się doliny, w których światło słoneczne może przenikać tylko przez kilka godzin dziennie.

Zwierzęta prowadzące dzienny tryb życia są bardziej aktywne w ciągu dnia i otrzymują więcej promieniowania UV niż gatunki nocne. Ale nawet oni nie spędzają całego dnia w bezpośrednim świetle słonecznym. Wiele gatunków kryje się w najgorętszej części dnia. Opalanie ogranicza się do wczesnych godzin porannych i wieczornych. W różnych strefach klimatycznych dzienne cykle aktywności gadów mogą się różnić. Niektóre gatunki zwierząt nocnych wychodzą w ciągu dnia, aby wygrzewać się na słońcu w celu termoregulacji.

Szerokość:

Promieniowanie ultrafioletowe jest najbardziej intensywne na równiku, gdzie Słońce znajduje się w najmniejszej odległości od powierzchni Ziemi, a jego promienie pokonują najkrótszą drogę przez atmosferę. Grubość warstwy ozonowej w tropikach jest naturalnie cieńsza niż na średnich szerokościach geograficznych, dlatego ozon pochłania mniej promieniowania UV. Szerokości polarne znajdują się dalej od Słońca, a nieliczne promienie ultrafioletowe zmuszone są przedostawać się przez warstwy bogate w ozon z większymi stratami.

Wysokość nad poziomem morza:

Intensywność promieniowania UV wzrasta wraz z wysokością, w miarę zmniejszania się grubości atmosfery pochłaniającej promienie słoneczne.

Pogoda:

Chmury odgrywają główną rolę jako filtr promieni ultrafioletowych zmierzających w stronę powierzchni Ziemi. W zależności od grubości i kształtu są w stanie pochłonąć od 35 - 85% energii promieniowania słonecznego. Ale nawet jeśli całkowicie zakryją niebo, chmury nie będą blokować dostępu promieni do powierzchni Ziemi.

Odbicie:

Niektóre powierzchnie, takie jak piasek (12%), trawa (10%) czy woda (5%) są w stanie odbijać padające na nie promieniowanie ultrafioletowe. W takich lokalizacjach natężenie promieniowania UV może być znacznie wyższe niż oczekiwano, nawet w cieniu.

Ozon:

Warstwa ozonowa pochłania część promieniowania ultrafioletowego Słońca, które zostało skierowane na powierzchnię Ziemi. Grubość warstwy ozonowej zmienia się w ciągu roku i stale się przemieszcza.

Na ciele.

Promieniowanie ultrafioletowe.

Promieniowanie ultrafioletowe to część promieniowania słonecznego o długości fali od 10 do 400 nm.

Promienie ultrafioletowe o długości fali od 10 do 290 nm nie docierają do powierzchni ziemi. Właściwości promieniowania ultrafioletowego przy różnych długościach fal nie są takie same. Najkrótsze fale (od 10 do 200 nm) swoim działaniem są zbliżone do promieniowania jonizującego. Obszar ten został nazwany ozonowanie. Energia promieniowania ultrafioletowego o długości fali od 200 do 400 nm nie jest wystarczająca do wzbudzenia atomów; reakcje fotochemiczne.

Dla nas najważniejsza jest część widma od 200 do 400 nm. Strefa ta jest podzielona na

region C - od 200 do 280 nm

obszar B - od 280 do 320 nm

obszar A- od 320 do 400 nm

Obszar C zwany bakteriobójczy. Dominującym działaniem promieniowania ultrafioletowego w tym obszarze jest jego działanie bakteriobójcze, które jest powszechnie stosowane do dezynfekcji wody, powietrza itp. Obszary B i A również działają bakteriobójczo, ale w znacznie mniejszym stopniu.

Obszar B zwany rumień, ponieważ pod wpływem promieniowania ultrafioletowego w tym obszarze pojawia się rumień. W obszarze B jest to również bardzo wyraźne działanie witaminotwórcze. Region o długości fali od 265 do 315 nm ma najsilniejsze działanie witaminotwórcze.

Obszar A dostałem to imię opalony. Pod wpływem promieniowania ultrafioletowego w tym obszarze następuje opalenizna - powstawanie melaniny, która jest reakcją ochronną organizmu.

Rola UFI bardzo duży. Zwiększa napięcie organizmu, wydolność umysłową i fizyczną, odporność na infekcje, pobudza aktywność gruczołów dokrewnych i hematopoezę.

Pod wpływem promieniowania ultrafioletowego powstają witamina D, histamina, hormony tkankowe i pigmenty.

Brak promieniowania ultrafioletowego negatywnie wpływa na organizm i może prowadzić do:

1. Krzywica u dzieci

2. Zmniejszenie ogólnej reaktywności immunologicznej

3. Zmniejszona wydajność psychiczna i fizyczna

4. Zwiększona zapadalność

5. Zaburzenia gospodarki wapniowej (spowodowane brakiem witaminy D) - osteoporoza, osteomalacja, próchnica

Nie należy jednak zapominać o negatywnych skutkach promieniowania ultrafioletowego, któremu w ostatnim czasie poświęca się wiele uwagi.

Negatywne skutki nadmiernej ekspozycji:

1. Zaostrzenie wielu chorób przewlekłych. Dlatego nie zaleca się opalania w przypadku chorób takich jak gruźlica, reumatyzm, wrzody żołądka i dwunastnicy, choroby układu krążenia, wszelkiego rodzaju procesy nowotworowe

2. Udowodniono rolę promieniowania ultrafioletowego w rozwoju nowotwór skóry, w szczególności czerniaki

3. Być może pojawienie się niedoboru niektóre aminokwasy aromatyczne – tyrozyna, fenyloalanina, a także witamina C i witamina PP, które biorą udział w syntezie melaniny

4. Ilość wzrasta związki nadtlenkowe, co prowadzi do nadmiernego spożycia białka i żelaza oraz powstawania radiomimetyka - związki o działaniu mutagennym.

5. Możliwe wystąpienie oparzenie fotochemiczne w przypadku, gdy pigment ochronny nie ma czasu na uformowanie się. Oparzenie fotochemiczne charakteryzuje się gorączką, bólem głowy i złym samopoczuciem.

6. Może powodować nadmierna ekspozycja na promieniowanie ultrafioletowe fotooftalmia - zapalenie spojówek, któremu towarzyszy zaczerwienienie, uczucie piasku w oczach, pieczenie, łzawienie, światłowstręt, a czasami przejściowa utrata wzroku. Fotooftalmia jest możliwa nie tylko pod wpływem światła bezpośredniego, ale także odbitego i rozproszonego i można ją zaobserwować u wspinaczy, narciarzy, spawaczy elektrycznych, w salach fotograficznych i salach operacyjnych. W warunkach przemysłowych (na przykład spawacze), gdy rogówka zostanie uszkodzona przez intensywne promieniowanie ultrafioletowe, może rozwinąć się zaćma.

7. Światłoczułość - zwiększona wrażliwość na promieniowanie ultrafioletowe, która objawia się reakcjami fotoalergicznymi, takimi jak pokrzywka, zapalenie skóry, egzema. Aby wystąpiła nadwrażliwość na światło, z reguły konieczna jest obecność zarówno czynników egzogennych, jak i endogennych. Czynniki endogenne obejmują choroby tarczycy, trzustki, wątroby i patologie enzymatyczne prowadzące do gromadzenia się porfiryn, kwasów tłuszczowych i bilirubiny. Czynniki egzogenne - różne środki chemiczne - smoła, asfalt, olej kreozotowy, paliwa i smary, barwniki (akrydyna, kreozot).

Promieniowanie podczerwone.

Promieniowanie podczerwone jest częścią promieniowania słonecznego w zakresie długości fal od 670 do 3400 nm.

Badanie w podczerwieni ma przede wszystkim efekt termiczny. Ponadto ustalono obecnie szereg skutków biologicznych.

Efekt termiczny zależy przede wszystkim od długości fali. Długa fala Część promieniowania podczerwonego (ponad 1400 nm) jest zatrzymywana przez powierzchniowe warstwy skóry, dzięki czemu nagrzewają się i pojawia się uczucie pieczenia. Z powodu tego efektu nazywana jest długofalowa część promieniowania „palące promienie”Na Przy wystarczającym natężeniu promieniowania możliwy jest rumień i oparzenia.

Krótkofalówka Część promieniowania wnika w tkankę na głębokość około 3 cm, w wyniku czego może powodować nagrzewanie tkanek, w tym opon mózgowo-rdzeniowych. To wpływ krótkofalowego promieniowania podczerwonego powoduje takie zjawisko jak porażenie słoneczne. Ponadto powoduje przegrzanie i zmętnienie soczewki, co prowadzi do rozwoju zaćmy.

Ogólne reakcje w odpowiedzi na działanie promieniowania podczerwonego charakteryzują się przekrwieniem, wzmożoną wymianą gazową, zwiększoną funkcją wydalniczą nerek i zmianami w stanie funkcjonalnym układu nerwowego.

Promieniowanie podczerwone- promieniowanie elektromagnetyczne o częstotliwości z zakresu od 3*10^11 do 3,75*10^14 Hz.

Ten rodzaj promieniowania jest nieodłączny do wszystkich rozgrzanych ciał. Ciało emituje promieniowanie podczerwone, nawet jeśli nie świeci. Na przykład każdy dom lub mieszkanie ma grzejniki do ogrzewania. Emitują promieniowanie podczerwone, chociaż go nie widzimy. W rezultacie otaczające ciała w domu nagrzewają się.

Fale podczerwone nazywane są czasem falami upałów. Fale podczerwone nie są postrzegane przez ludzkie oko, ponieważ długość fali fal podczerwonych jest dłuższa niż długość fali światła czerwonego.

Obszar zastosowań promieniowanie podczerwone jest bardzo szerokie. Promieniowanie podczerwone jest często wykorzystywane do suszenia warzyw, owoców, różnych farb i lakierów itp. Istnieją urządzenia, które pozwalają na konwersję niewidzialnego promieniowania podczerwonego na promieniowanie widzialne. Produkuje się lornetki, które widzą promieniowanie podczerwone; z ich pomocą możesz widzieć w ciemności.

Promieniowanie ultrafioletowe

Promieniowanie ultrafioletowe- promieniowanie elektromagnetyczne o częstotliwości z zakresu od 8*10^14 do 3*10^16 Hz.

Długość fali wynosi od 10 do 380 mikronów. Promieniowanie ultrafioletowe nie jest również widoczne gołym okiem ludzkim. Aby wykryć promieniowanie ultrafioletowe, trzeba mieć specjalny ekran, który będzie pokryty substancją luminescencyjną. Jeśli promienie ultrafioletowe trafią na taki ekran, zacznie on świecić w miejscu styku.

Promienie ultrafioletowe mają bardzo silne działanie wysoka aktywność chemiczna. Jeśli rzutujesz widmo na papier fotograficzny w zaciemnionym pomieszczeniu, to po wywołaniu papier poza fioletowym końcem widma przyciemni się bardziej niż w widzialnym obszarze widma.

Jak wspomniano powyżej, promienie ultrafioletowe są niewidoczne. Ale jednocześnie mają destrukcyjny wpływ na skórę i siatkówkę oczu. Na przykład nie można długo przebywać wysoko w górach bez ubrania i ciemnych okularów, ponieważ promienie ultrafioletowe skierowane ze Słońca nie są wystarczająco pochłaniane przez atmosferę naszej planety. Nawet zwykłe okulary mogą chronić oczy przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym – szkło bardzo silnie pochłania promienie ultrafioletowe.

Jednak w małych dawkach promienie ultrafioletowe nawet przydatne. Wpływają na centralny układ nerwowy i stymulują szereg ważnych funkcji życiowych. Pod ich wpływem na skórze pojawia się ochronny pigment - opalenizna. Promienie te zabijają między innymi różne bakterie chorobotwórcze. W tym celu najczęściej wykorzystuje się je w medycynie.

Energia słoneczna składa się z fal elektromagnetycznych, które są podzielone na kilka części widma:

Promieniowanie rentgenowskie – o najkrótszej długości fali (poniżej 2 nm);
Długość fali promieniowania ultrafioletowego wynosi od 2 do 400 nm;
widzialna część światła wychwytywana przez oko ludzi i zwierząt (400-750 nm);
ciepły utleniacz (powyżej 750 nm).

Każda część ma swoje zastosowanie i ma ogromne znaczenie w życiu planety i całej jej biomasy. Przyjrzymy się, czym są promienie z zakresu od 2 do 400 nm, gdzie są wykorzystywane i jaką rolę odgrywają w życiu człowieka.

Historia odkrycia promieniowania UV

Pierwsze wzmianki pochodzą z XIII wieku w opisach filozofa z Indii. Pisał o odkrytym przez siebie niewidzialnym dla oka fioletowym świetle. Jednak możliwości techniczne tamtych czasów były wyraźnie niewystarczające, aby potwierdzić to eksperymentalnie i szczegółowo zbadać.

Dokonał tego pięć wieków później fizyk z Niemiec Ritter. To on przeprowadził eksperymenty z chlorkiem srebra podczas jego rozkładu pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego. Naukowiec zauważył, że proces ten przebiega szybciej nie w odkrytym już wówczas obszarze światła, który nazwano podczerwienią, ale w jego przeciwnym. Okazało się, że jest to nowy obszar, który nie został jeszcze zbadany.

W ten sposób w 1842 roku odkryto promieniowanie ultrafioletowe, którego właściwości i zastosowania zostały następnie poddane dokładnej analizie i badaniom przez różnych naukowców. Wielki wkład w to mieli ludzie tacy jak Alexander Becquerel, Warshawer, Danzig, Macedonio Melloni, Frank, Parfenov, Galanin i inni.

ogólna charakterystyka

Jakie jest dziś zastosowanie tak powszechne w różnych sektorach ludzkiej działalności? Po pierwsze należy zaznaczyć, że światło to pojawia się dopiero w bardzo wysokich temperaturach od 1500 do 2000 0 C. To właśnie w tym zakresie UV osiąga swoją szczytową aktywność.

Ze swej natury fizycznej jest to fala elektromagnetyczna, której długość waha się w dość szerokim zakresie - od 10 (czasami od 2) do 400 nm. Cały zakres tego promieniowania umownie dzieli się na dwa obszary:

W pobliżu widma. Do Ziemi dociera poprzez atmosferę i warstwę ozonową ze Słońca. Długość fali - 380-200 nm.
Odległy (próżnia). Aktywnie absorbowany przez ozon, tlen z powietrza i składniki atmosferyczne. Można go zwiedzać wyłącznie za pomocą specjalnych urządzeń próżniowych i stąd wzięła się jego nazwa. Długość fali - 200-2 nm.

Istnieje klasyfikacja typów, które mają promieniowanie ultrafioletowe. Każdy z nich znajduje właściwości i zastosowania.

W pobliżu.
Dalej.
Skrajny.
Przeciętny.
Próżnia.
Czarne światło o długiej fali (UV-A).
Krótkofalowe działanie bakteriobójcze (UV-C).
Średniofalowe UV-B.

Długość fali promieniowania ultrafioletowego jest inna dla każdego typu, ale wszystkie mieszczą się w ogólnych granicach określonych już wcześniej.

Ciekawostką jest UV-A, czyli tzw. światło czarne. Faktem jest, że to widmo ma długość fali od 400-315 nm. To coś na granicy światła widzialnego, które ludzkie oko jest w stanie wykryć. Dlatego takie promieniowanie, przechodząc przez określone przedmioty lub tkanki, może przedostać się w obszar widzialnego światła fioletowego, a ludzie rozróżniają je jako odcień czarny, ciemnoniebieski lub ciemnofioletowy.

Widma wytwarzane przez źródła promieniowania ultrafioletowego mogą być trzech typów:

rządził;
ciągły;
molekularny (pasmo).

Pierwsze są charakterystyczne dla atomów, jonów i gazów. Druga grupa dotyczy rekombinacji, czyli promieniowania bremsstrahlung. Źródła trzeciego typu najczęściej spotyka się w badaniach rozrzedzonych gazów molekularnych.

Źródła promieniowania ultrafioletowego

Główne źródła promieni UV można podzielić na trzy szerokie kategorie:

naturalny lub naturalny;
sztuczne, sztuczne;
laser

Do pierwszej grupy zalicza się jeden typ koncentratora i emitera – Słońce. To ciało niebieskie zapewnia najpotężniejszy ładunek tego typu fal, które są w stanie przejść i dotrzeć do powierzchni Ziemi. Jednak nie całą swoją masą. Naukowcy wysunęli teorię, że życie na Ziemi powstało dopiero wtedy, gdy ekran ozonowy zaczął chronić ją przed nadmiernym przenikaniem szkodliwego promieniowania UV w wysokich stężeniach.

To właśnie w tym okresie cząsteczki białek, kwasy nukleinowe i ATP stały się zdolne do istnienia. Do dziś warstwa ozonowa ściśle oddziałuje z większością promieni UV-A, UV-B i UV-C, neutralizując je i nie przepuszczając. Dlatego ochrona całej planety przed promieniowaniem ultrafioletowym jest wyłącznie jego zasługą.

Od czego zależy stężenie promieniowania ultrafioletowego przenikającego do Ziemi? Istnieje kilka głównych czynników:

dziury ozonowe;
wysokość nad poziomem morza;
wysokość przesilenia;
dyspersja atmosferyczna;
stopień odbicia promieni od naturalnych powierzchni ziemi;
stan oparów chmurowych.

Zasięg promieniowania ultrafioletowego przenikającego do Ziemi ze Słońca wynosi od 200 do 400 nm.

Poniższe źródła są sztuczne. Należą do nich wszystkie te przyrządy, urządzenia, środki techniczne, które zostały zaprojektowane przez człowieka w celu uzyskania pożądanego widma światła przy danych parametrach długości fali. Dokonano tego w celu uzyskania promieniowania ultrafioletowego, którego wykorzystanie może być niezwykle przydatne w różnych dziedzinach działalności. Źródła sztuczne obejmują:

Lampy rumieniowe posiadające zdolność aktywacji syntezy witaminy D w skórze. Chroni to przed krzywicą i leczy ją.
Urządzenia do solariów, w których człowiek nie tylko uzyskuje piękną naturalną opaleniznę, ale także leczy się choroby wynikające z braku otwartego światła słonecznego (tzw. depresja zimowa).
Lampy atraktorowe, które pozwalają na walkę z owadami w pomieszczeniach zamkniętych, w sposób bezpieczny dla człowieka.
Urządzenia rtęciowo-kwarcowe.
Excilamp.
Urządzenia luminescencyjne.
Lampy ksenonowe.
Urządzenia odprowadzające gaz.
Plazma wysokotemperaturowa.
Promieniowanie synchrotronowe w akceleratorach.

Innym rodzajem źródła są lasery. Ich praca polega na wytwarzaniu różnorodnych gazów – zarówno obojętnych, jak i nie. Źródła mogą być:

azot;
argon;
neon;
ksenon;
scyntylatory organiczne;
kryształy.

Niedawno, około 4 lata temu, wynaleziono laser działający na wolnych elektronach. Długość promieniowania ultrafioletowego w nim jest równa długości obserwowanej w warunkach próżni. Dostawcy laserów UV są wykorzystywani w biotechnologii, badaniach mikrobiologicznych, spektrometrii mas i tak dalej.

Biologiczne oddziaływanie na organizmy

Wpływ promieniowania ultrafioletowego na istoty żywe jest dwojaki. Z jednej strony przy jego niedoborze mogą wystąpić choroby. Stało się to jasne dopiero na początku ubiegłego wieku. Sztuczne naświetlanie specjalnymi promieniami UV-A w wymaganych normach pozwala na:

aktywować układ odpornościowy;
powodować powstawanie ważnych związków rozszerzających naczynia (na przykład histaminy);
wzmocnić układ skórno-mięśniowy;
poprawić czynność płuc, zwiększyć intensywność wymiany gazowej;
wpływać na szybkość i jakość metabolizmu;
zwiększyć napięcie ciała, aktywując produkcję hormonów;
zwiększają przepuszczalność ścian naczyń krwionośnych na skórze.

Jeśli promieniowanie UV-A dostanie się do organizmu człowieka w wystarczających ilościach, nie rozwinie się u niego choroby takie jak depresja zimowa czy głód świetlny, a ryzyko zachorowania na krzywicę również znacznie się zmniejszy.

Skutki promieniowania ultrafioletowego na organizm są następujące:

bakteriobójczy;
przeciwzapalny;
regenerujący;
lek przeciwbólowy.

Właściwości te w dużej mierze wyjaśniają szerokie zastosowanie promieni UV w placówkach medycznych wszelkiego typu.

Jednak oprócz wymienionych zalet istnieją również aspekty negatywne. Istnieje wiele chorób i dolegliwości, na które można nabawić się, jeśli nie otrzymasz dodatkowych kwot lub, przeciwnie, spożyjesz nadmiar danych fal.

Nowotwór skóry. Jest to najniebezpieczniejsze narażenie na promieniowanie ultrafioletowe. Czerniak może powstać w wyniku nadmiernej ekspozycji na fale z dowolnego źródła – zarówno naturalnego, jak i sztucznego. Dotyczy to zwłaszcza osób opalających się w solarium. We wszystkim potrzebny jest umiar i ostrożność.
Niszczący wpływ na siatkówkę gałek ocznych. Innymi słowy, może rozwinąć się zaćma, skrzydlik lub oparzenia błonowe. Naukowcy już od dawna udowodnili szkodliwość nadmiernego działania promieni UV na oczy i potwierdzili je badaniami eksperymentalnymi. Dlatego podczas pracy z takimi źródłami należy zachować ostrożność.Na ulicy można chronić się za pomocą ciemnych okularów. Jednak w tym przypadku należy uważać na podróbki, ponieważ jeśli szkło nie zostanie wyposażone w filtry odporne na promieniowanie UV, wówczas efekt destrukcyjny będzie jeszcze silniejszy.
Oparzenia na skórze. Latem możesz je zarobić, jeśli przez długi czas w niekontrolowany sposób narażasz się na działanie promieni UV. Zimą można je uzyskać ze względu na specyfikę śniegu, który prawie całkowicie odbija te fale. Dlatego napromieniowanie następuje zarówno ze Słońca, jak i ze śniegu.
Starzenie się. Jeśli ludzie są wystawieni na działanie promieni UV przez długi czas, bardzo wcześnie zaczynają pojawiać się u nich oznaki starzenia się skóry: matowość, zmarszczki, zwiotczenie. Dzieje się tak, ponieważ funkcje bariery ochronnej powłoki są osłabione i zakłócone.
Narażenie z konsekwencjami w czasie. Polegają na przejawach negatywnych wpływów nie w młodym wieku, ale bliżej starości.

Wszystkie te wyniki są konsekwencją naruszenia dawek UV, tj. powstają, gdy wykorzystanie promieniowania ultrafioletowego odbywa się w sposób irracjonalny, nieprawidłowy i bez przestrzegania środków bezpieczeństwa.

Promieniowanie ultrafioletowe: zastosowanie

Główne obszary zastosowań opierają się na właściwościach substancji. Dotyczy to również promieniowania fal widmowych. Zatem głównymi cechami UV, na których opiera się jego zastosowanie, są:

wysoki poziom aktywności chemicznej;
działanie bakteriobójcze na organizmy;
zdolność wywoływania świecenia różnych substancji w różnych odcieniach widocznych dla ludzkiego oka (luminescencja).

Pozwala to na szerokie wykorzystanie promieniowania ultrafioletowego. Możliwość zastosowania w:

analizy spektrometryczne;
badania astronomiczne;
medycyna;
sterylizacja;
dezynfekcja wody pitnej;
fotolitografia;
badania analityczne minerałów;
filtry UV;
do łapania owadów;
aby pozbyć się bakterii i wirusów.

Każdy z tych obszarów wykorzystuje określony rodzaj promieniowania UV z własnym widmem i długością fali. W ostatnim czasie ten rodzaj promieniowania jest aktywnie wykorzystywany w badaniach fizycznych i chemicznych (ustalanie konfiguracji elektronowej atomów, struktury krystalicznej cząsteczek i różnych związków, praca z jonami, analiza przemian fizycznych w różnych obiektach kosmicznych).

Jest jeszcze jedna cecha wpływu UV na substancje. Niektóre materiały polimerowe są zdolne do rozkładu pod wpływem intensywnego, stałego źródła tych fal. Na przykład takie jak:

polietylen o dowolnym ciśnieniu;
polipropylen;
polimetakrylan metylu lub szkło organiczne.

Jaki jest wpływ? Produkty wykonane z wymienionych materiałów tracą kolor, pękają, blakną i ostatecznie zapadają się. Dlatego zwykle nazywane są polimerami wrażliwymi. Ta cecha degradacji łańcucha węglowego w warunkach oświetlenia słonecznego jest aktywnie wykorzystywana w nanotechnologii, litografii rentgenowskiej, transplantologii i innych dziedzinach. Odbywa się to głównie w celu wygładzenia chropowatości powierzchni produktów.

Spektrometria jest główną gałęzią chemii analitycznej, która specjalizuje się w identyfikacji związków i ich składu na podstawie ich zdolności do pochłaniania światła UV o określonej długości fali. Okazuje się, że widma są unikalne dla każdej substancji, dlatego można je klasyfikować na podstawie wyników spektrometrii.

Do przyciągania i niszczenia owadów wykorzystuje się także promieniowanie ultrafioletowe, bakteriobójcze. Działanie opiera się na zdolności oka owada do wykrywania widm krótkofalowych niewidocznych dla człowieka. Dlatego zwierzęta lecą do źródła, gdzie ulegają zniszczeniu.

Zastosowanie w solariach – specjalnych instalacjach pionowych i poziomych, w których organizm ludzki jest narażony na działanie promieni UVA. Ma to na celu aktywację produkcji melaniny w skórze, nadając jej ciemniejszy kolor i gładkość. Ponadto wysusza stany zapalne i niszczy szkodliwe bakterie na powierzchni powłoki. Szczególną uwagę należy zwrócić na ochronę oczu i wrażliwych miejsc.

Dziedzina medycyny

Zastosowanie promieniowania ultrafioletowego w medycynie opiera się także na jego zdolności do niszczenia organizmów żywych niewidocznych dla oka - bakterii i wirusów oraz na cechach zachodzących w organizmie podczas prawidłowego oświetlenia sztucznym lub naturalnym napromienianiem.

Główne wskazania do zabiegu UV można ująć w kilku punktach:

Wszelkiego rodzaju procesy zapalne, otwarte rany, ropnie i otwarte szwy.
W przypadku urazów tkanek i kości.
Na oparzenia, odmrożenia i choroby skóry.
Na dolegliwości układu oddechowego, gruźlicę, astmę oskrzelową.
Wraz z pojawieniem się i rozwojem różnych rodzajów chorób zakaźnych.
Na dolegliwości, którym towarzyszy silny ból, nerwobóle.
Choroby gardła i jamy nosowej.
Krzywica i trofizm
Choroby zębów.
Regulacja ciśnienia krwi, normalizacja pracy serca.
Rozwój guzów nowotworowych.
Miażdżyca, niewydolność nerek i niektóre inne schorzenia.

Wszystkie te choroby mogą mieć bardzo poważne konsekwencje dla organizmu. Dlatego leczenie i profilaktyka za pomocą promieni UV jest prawdziwym odkryciem medycznym, które ratuje tysiące i miliony istnień ludzkich, zachowując i przywracając ich zdrowie.

Inną możliwością wykorzystania promieni UV z medycznego i biologicznego punktu widzenia jest dezynfekcja pomieszczeń, sterylizacja powierzchni roboczych i narzędzi. Działanie opiera się na zdolności promieniowania UV do hamowania rozwoju i replikacji cząsteczek DNA, co prowadzi do ich wyginięcia. Bakterie, grzyby, pierwotniaki i wirusy giną.

Głównym problemem przy stosowaniu takiego promieniowania do sterylizacji i dezynfekcji pomieszczenia jest obszar oświetlenia. W końcu organizmy są niszczone tylko przez bezpośrednie wystawienie na bezpośrednie działanie fal. Wszystko, co pozostaje na zewnątrz, nadal istnieje.

Praca analityczna z minerałami

Zdolność wywoływania luminescencji w substancjach umożliwia wykorzystanie promieniowania UV do analizy składu jakościowego minerałów i cennych skał. Pod tym względem bardzo interesujące są kamienie szlachetne, półszlachetne i ozdobne. Jakie odcienie dają pod wpływem naświetlania falami katodowymi! Bardzo ciekawie napisał o tym słynny geolog Małachow. Jego praca opowiada o obserwacjach blasku palety barw, jaką minerały mogą wytwarzać w różnych źródłach promieniowania.

Na przykład topaz, który w widmie widzialnym ma piękny, bogaty niebieski kolor, po napromieniowaniu wydaje się jasnozielony, a szmaragdowo-czerwony. Perły na ogół nie mogą nadać żadnego określonego koloru i mienić się w wielu kolorach. Powstały spektakl jest po prostu fantastyczny.

Jeśli skład badanej skały zawiera zanieczyszczenia uranem, podświetlenie będzie miało kolor zielony. Zanieczyszczenia melitu nadają niebieski, a morganit - liliowy lub bladofioletowy odcień.

Zastosowanie w filtrach

Do stosowania w filtrach wykorzystuje się także promieniowanie bakteriobójcze ultrafioletowe. Rodzaje takich struktur mogą być różne:

twardy;
gazowy;
płyn.

Urządzenia tego typu znajdują zastosowanie głównie w przemyśle chemicznym, w szczególności w chromatografii. Za ich pomocą można przeprowadzić analizę jakościową składu substancji i zidentyfikować ją na podstawie przynależności do określonej klasy związków organicznych.

Uzdatnianie wody pitnej

Dezynfekcja wody pitnej promieniowaniem ultrafioletowym to jedna z najnowocześniejszych i wysokiej jakości metod oczyszczania jej z zanieczyszczeń biologicznych. Zalety tej metody są następujące:

niezawodność;
efektywność;
brak obcych produktów w wodzie;
bezpieczeństwo;
efektywność;
zachowanie właściwości organoleptycznych wody.

Dlatego dzisiaj ta technika dezynfekcji dotrzymuje kroku tradycyjnemu chlorowaniu. Działanie opiera się na tych samych cechach – niszczeniu DNA szkodliwych organizmów żywych w wodzie. Stosowane jest promieniowanie UV o długości fali około 260 nm.

Oprócz bezpośredniego działania na szkodniki, światło ultrafioletowe wykorzystuje się także do niszczenia pozostałości związków chemicznych stosowanych do zmiękczania i oczyszczania wody: takich jak np. chlor czy chloramina.

Lampa z czarnym światłem

Urządzenia takie są wyposażone w specjalne emitery zdolne do wytwarzania długich fal, bliskich widzialnym. Jednak dla ludzkiego oka nadal pozostają one nie do odróżnienia. Takie lampy służą jako urządzenia odczytujące tajne znaki przed promieniowaniem UV: na przykład w paszportach, dokumentach, banknotach i tak dalej. Oznacza to, że takie znaki można rozróżnić tylko pod wpływem określonego widma. Tak skonstruowana jest zasada działania wykrywaczy walut i urządzeń do sprawdzania naturalności banknotów.

Renowacja i ustalenie autentyczności obrazu

W tym obszarze stosowane jest promieniowanie UV. Każdy artysta używał bieli, która w poszczególnych epokach zawierała różne metale ciężkie. Dzięki naświetlaniu możliwe jest uzyskanie tzw. podobrazi, które dostarczają informacji o autentyczności obrazu, a także o specyficznej technice i stylu malarskim każdego artysty.

Ponadto warstwa lakieru na powierzchni produktów jest wrażliwym polimerem. Dlatego może się starzeć pod wpływem światła. Pozwala to określić wiek kompozycji i arcydzieł świata artystycznego.

Terapia światłem (fototerapia)- leczenie światłem. Promieniowanie podczerwone. Widoczne promieniowanie. Promieniowanie ultrafioletowe

Światłolecznictwo to dozowane działanie promieniowania podczerwonego, widzialnego i ultrafioletowego na organizm ludzki w celu leczniczym. W tym celu wykorzystuje się specjalne lampy do fototerapii. Ta metoda leczenia często nazywana jest także fototerapią (od greckich zdjęć – światłem).

Od czasów starożytnych ludzie zwracali uwagę na uzdrawiający wpływ światła słonecznego na zdrowie człowieka. Widmo słoneczne składa się z 10% promieni ultrafioletowych, 40% promieni widzialnych i 50% promieni podczerwonych. Wszystkie te rodzaje promieniowania elektromagnetycznego są szeroko stosowane w medycynie.

W placówkach medycznych do tego typu leczenia stosuje się sztuczne emitery z żarnikowymi włóknami. Ogrzewają się prądem elektrycznym.

Promieniowanie podczerwone: wpływ na ludzi, leczenie

Promieniowanie podczerwone to promieniowanie cieplne. Jego promienie są w stanie wnikać w tkanki ciała na większą głębokość w porównaniu z innymi rodzajami energii świetlnej. Prowadzi to do nagrzania całej grubości skóry i części tkanki podskórnej. Konstrukcje położone głębiej nie są narażone na tego typu promieniowanie.

Główne wskazania do jego stosowania to: niektóre choroby narządu ruchu, nieropne przewlekłe i podostre procesy zapalne występujące miejscowo, także w narządach wewnętrznych. Stosowany jest w leczeniu pacjentów z chorobami ośrodkowego i obwodowego układu nerwowego, naczyń obwodowych, oczu, uszu i skóry. Metoda ta pomaga również na pozostałości po oparzeniach i odmrożeniach.

Ten rodzaj promieniowania pomaga likwidować procesy zapalne, przyspiesza gojenie, zwiększa miejscową odporność i ochronę przeciwinfekcyjną.

W przypadku naruszenia zasad procedury istnieje niebezpieczeństwo poważnego przegrzania tkanek i powstania oparzeń termicznych. Może również wystąpić przeciążenie układu krążenia, co jest przeciwwskazane w przypadku chorób układu krążenia.

Przeciwwskazaniami do stosowania są: obecność łagodnych lub złośliwych nowotworów, aktywnych postaci gruźlicy, nadciśnienia w III stopniu zaawansowania, krwawień i niewydolności krążenia.

Widoczne promieniowanie

Promieniowanie widzialne to część ogólnego widma elektromagnetycznego, na które składa się 7 kolorów: czerwony, pomarańczowy, żółty, zielony, cyjan, indygo, fioletowy. Może przenikać przez skórę na głębokość 1 cm, ale jego główne działanie następuje przez siatkówkę.

Postrzeganie przez człowieka składników koloru światła widzialnego wpływa na jego centralny układ nerwowy. Ten rodzaj promieniowania wykorzystuje się w leczeniu pacjentów z różnymi chorobami układu nerwowego.

Jak wiadomo, na przykład kolory żółty, zielony i pomarańczowy poprawiają nastrój, podczas gdy niebieski i fioletowy działają odwrotnie. Kolor czerwony stymuluje aktywność kory mózgowej. Niebieski - hamuje aktywność neuropsychiczną. Kolor biały jest bardzo ważny dla stanu emocjonalnego człowieka. Jej brak prowadzi do depresji.

Promieniowanie ultrafioletowe

Promieniowanie ultrafioletowe ma najpotężniejszą energię i aktywność. Jednak jego promienie są w stanie przeniknąć do tkanki ludzkiej jedynie na głębokość 1 mm.

Najbardziej wrażliwa na tego typu promienie jest nasza skóra i błony śluzowe. Małe dzieci mają zwiększoną wrażliwość na promieniowanie ultrafioletowe.

Poprawia się promieniowanie ultrafioletowe wzmacnia mechanizmy obronne organizmu, działa odczulająco i poprawia metabolizm tłuszczów. Normalizuje również procesy krzepnięcia krwi, poprawia funkcje oddychania zewnętrznego i zwiększa aktywność kory nadnerczy. Niedobór ultrafioletu prowadzi do niedoboru witamin, obniżonej odporności, pogorszenia układu nerwowego i przejawów niestabilności psychicznej.

Wskazania do stosowania promieniowania ultrafioletowego

Wskazania do stosowania choroby skóry, stawów, narządów oddechowych, żeńskich narządów płciowych i obwodowego układu nerwowego. Przepisywany w celu szybkiego gojenia się ran i kompensacji niedoboru ultrafioletu w organizmie. Zapobiega krzywicy.

Przeciwwskazania do stosowania promieniowania ultrafioletowego

Przeciwwskazania są: ostre procesy zapalne, nowotwory, krwawienia, nadciśnienie III stopnia, niewydolność krążenia II-III stopnia, aktywne formy gruźlicy itp.

Promieniowanie laserowe.

Terapia laserowa lub kwantowa to metoda terapii światłem polegająca na wykorzystaniu wiązek lasera. Promieniowanie laserowe ma właściwości lecznicze: przeciwzapalne, naprawcze, hipoalgetyczne, immunostymulujące i bakteriobójcze.

Jest przepisywany na wiele chorób układu mięśniowo-szkieletowego, sercowo-naczyniowego, oddechowego, trawiennego, nerwowego i moczowo-płciowego. Stosowany jest także w leczeniu chorób skóry, chorób narządów laryngologicznych i angiopatii cukrzycowej. Przeciwwskazania są takie same jak w przypadku pozostałych rodzajów promieniowania świetlnego.