ultraviolett ljus är en typ av elektromagnetisk strålning som gör svart ljus affischer glöd, och är ansvarig för sommar tans-och solbränna. Men för mycket exponering för UV-strålning skadar levande vävnad.
elektromagnetisk strålning kommer från solen och överförs i vågor eller partiklar vid olika våglängder och frekvenser. Detta breda spektrum av våglängder är känt som det elektromagnetiska (EM) spektrumet., Spektrumet är i allmänhet uppdelat i sju regioner för att minska våglängden och öka energi och frekvens. De gemensamma beteckningarna är radiovågor, mikrovågor, infraröd (IR), synligt ljus, ultraviolett (UV), röntgenstrålar och gammastrålar.
ultraviolett (UV) ljus faller inom intervallet för EM-spektrumet mellan synligt ljus och röntgenstrålar. Den har frekvenser på ca 8 × 1014 till 3 × 1016 cykler per sekund, eller hertz (Hz), och våglängder på ca 380 nanometer (1,5 × 10-5 inches) till ca 10 nm (4 × 10-7 inches). Enligt USA, Navy ’ s ”ultraviolett strålning Guide,” UV är i allmänhet uppdelad i tre delband:
- UVA, eller nära UV (315-400 nm)
- UVB, eller mitten UV (280-315 nm)
- UVC, eller långt UV (180-280 nm)
guiden fortsätter att ange, ”strålning med våglängder från 10 nm till 180 nm kallas ibland vakuum eller extrem UV.”Dessa våglängder blockeras av luft, och de sprider sig bara i vakuum.
jonisering
UV-strålning har tillräckligt med energi för att bryta kemiska bindningar., På grund av deras högre energier kan UV-fotoner orsaka jonisering, en process där elektroner bryter sig bort från atomer. Den resulterande lediga tjänsten påverkar atomernas kemiska egenskaper och får dem att bilda eller bryta kemiska bindningar som de annars inte skulle. Detta kan vara användbart för kemisk bearbetning, eller det kan vara skadligt för material och levande vävnader. Denna skada kan vara till nytta, till exempel, i desinficering ytor, men det kan också vara skadligt, särskilt för hud och ögon, som påverkas mest negativt av högre energi UVB och UVC strålning.,
UV-effekter
de flesta av de naturliga UV-ljus som människor möter kommer från solen. Men endast cirka 10 procent av solljuset är UV, och endast ungefär en tredjedel av detta tränger in i atmosfären för att nå marken, enligt National Toxicology Program (NTP). Av solens UV-energi som når ekvatorn är 95 procent UVA och 5 procent UVB. Ingen mätbar UVC från solstrålning når jordens yta, eftersom ozon, molekylärt syre och vattenånga i den övre atmosfären absorberar helt de kortaste UV-våglängderna., Ändå är ”brett spektrum ultraviolett strålning den starkaste och mest skadliga för levande saker”, enligt NTP: s ”13: e rapport om cancerframkallande ämnen.”
solbränna
en solbränna är en reaktion på exponering för skadliga UVB-strålar. I huvudsak är en solbränna resultatet av kroppens naturliga försvarsmekanism sparkar in. Detta består av ett pigment som kallas melanin, som produceras av celler i huden som kallas melanocyter. Melanin absorberar UV-ljus och sprider det som värme. När kroppen känner av solskador skickar den melanin till omgivande celler och försöker skydda dem från att upprätthålla mer skada., Pigmentet gör att huden mörknar.
”Melanin är en naturlig solskyddsmedel,” Gary Chuang, en biträdande professor i dermatologi vid Tufts University School of Medicine, berättade för Live Science i en 2013-intervju. Fortsatt exponering för UV-strålning kan emellertid överväldiga kroppens försvar. När detta händer uppstår en toxisk reaktion, vilket resulterar i solbränna. UV-strålar kan skada DNA i kroppens celler. Kroppen känner av denna förstörelse och översvämmar området med blod för att hjälpa till med läkningsprocessen. Smärtsam inflammation uppträder också., Vanligtvis inom en halv dag av överindulging i solen börjar den karakteristiska röda hummerns utseende av solbränna att göra sig känd och känna sig.
Ibland blir cellerna med DNA muterat av solens strålar till problemceller som inte dör men fortsätter att föröka sig som cancer. ”UV-ljuset orsakar slumpmässiga skador i DNA-och DNA-reparationsprocessen så att celler förvärvar förmågan att undvika att dö”, säger Chuang.
resultatet är hudcancer, den vanligaste formen av cancer i USA. Människor som blir solbrända upprepade gånger har mycket högre risk., Risken för den dödligaste formen av hudcancer, kallad melanom, fördubblas för någon som har fått fem eller flera solbränna, enligt Skin Cancer Foundation.
andra UV-källor
ett antal artificiella källor har utformats för att producera UV-strålning. Enligt Health Physics Society, ” artificiella källor inkluderar garvning bås, svarta lampor, härdningslampor, bakteriedödande lampor, kvicksilverånga lampor, halogenlampor, högintensiva urladdningslampor, fluorescerande och glödlampor källor, och vissa typer av lasrar.,”
ett av de vanligaste sätten att producera UV-ljus passerar en elektrisk ström genom förångat kvicksilver eller någon annan gas. Denna typ av lampa används ofta i solarium och för desinfektion av ytor. Lamporna används också i svarta lampor som orsakar fluorescerande färger och Färgämnen att glöda. Lysdioder (lysdioder), Lasrar och båglampor finns också som UV-källor med olika våglängder för industriella, medicinska och forskningsapplikationer.,
fluorescens
många ämnen — inklusive mineraler, växter, svampar och mikrober, samt organiska och oorganiska kemikalier — kan absorbera UV-strålning. Absorption orsakar elektroner i materialet att hoppa till en högre energinivå. Dessa elektroner kan sedan återgå till en lägre energinivå i en serie mindre steg, avger en del av sin absorberade energi som synligt ljus. Material som används som pigment i färg eller färgämne som uppvisar sådan fluorescens verkar ljusare under solljus eftersom de absorberar osynligt UV-ljus och åter avger det vid synliga våglängder., Av denna anledning används de ofta för skyltar, säkerhetsvästar och andra applikationer där hög synlighet är viktig.
fluorescens kan också användas för att lokalisera och identifiera vissa mineraler och organiska material. Enligt Thermo Fisher Scientific, Life Technologies, ” fluorescerande sonder gör det möjligt för forskare att upptäcka särskilda komponenter i komplexa biomolekylära sammansättningar, såsom levande celler, med utsökt känslighet och selektivitet.,”
i lysrör som används för belysning produceras ”ultraviolett strålning med en våglängd på 254 nm tillsammans med det blå ljuset som avges när en elektrisk ström passerar genom kvicksilverånga”, enligt University of Nebraska. ”Denna ultravioletta strålning är osynlig men innehåller mer energi än det synliga ljuset som avges. Energin från ultraviolett ljus absorberas av den fluorescerande beläggningen inuti fluorescerande lampan och återges som synligt ljus.,”Liknande rör utan samma fluorescerande beläggning avger UV-ljus som kan användas för att desinficera ytor, eftersom de joniserande effekterna av UV-strålning kan döda de flesta bakterier.
svartljusrör använder vanligtvis kvicksilverånga för att producera långvågigt UVA-ljus, vilket gör att vissa färgämnen och pigment fluorescerar. Glasröret är belagt med ett mörklila filtermaterial för att blockera det mesta av det synliga ljuset, vilket gör att fluorescerande glöd verkar mer uttalad. Denna filtrering behövs inte för applikationer som desinficering.,
UV astronomi
förutom solen finns det många himmelska källor till UV-strålning. Mycket stora unga stjärnor lyser det mesta av sitt ljus i ultravioletta våglängder, enligt NASA. Eftersom jordens atmosfär blockerar mycket av denna UV-strålning, särskilt vid kortare våglängder, utförs observationer med hjälp av ballonger med hög höjd och kretsar kring teleskop utrustade med specialiserade bildsensorer och filter för att observera i UV-regionen i EM-spektret.,
enligt Robert Patterson, professor i astronomi vid Missouri State University, utförs de flesta observationer med hjälp av laddningskopplade enheter (CCD), detektorer avsedda att vara känsliga för kortvågiga fotoner. Dessa observationer kan bestämma yttemperaturerna hos de hetaste stjärnorna och avslöja förekomsten av mellanliggande gasmoln mellan jorden och kvasarer.
cancerbehandling
medan exponering för UV-ljus kan leda till hudcancer, kan vissa hudförhållanden behandlas med UV-ljus, enligt Cancer Research UK., I ett förfarande som kallas psoralen ultraviolett ljusbehandling (PUVA) tar patienter ett läkemedel eller applicerar en lotion för att göra huden känslig för ljus. Då lyste ett UV-ljus på huden. PUVA används för att behandla lymfom, eksem, psoriasis och vitiligo.
det kan tyckas kontraintuitivt att behandla hudcancer med samma sak som orsakade det, men PUVA kan vara användbart på grund av UV-ljusets effekt på produktionen av hudceller. Det saktar ner tillväxten som spelar en viktig roll i sjukdomsutvecklingen.
nyckeln till livets ursprung?,
ny forskning tyder på att UV-ljus kan ha spelat en nyckelroll i livets ursprung på jorden, särskilt rna-ursprunget. I en artikel 2017 i Astrophysics Journal noterar författarna till studien att röda dvärgstjärnor kanske inte avger tillräckligt med UV-ljus för att starta de biologiska processer som behövs för bildandet av ribonukleinsyra, vilket är nödvändigt för alla former av liv på jorden. Studien föreslår också att detta fynd kan hjälpa till i sökandet efter livet någon annanstans i universum.