Lumina UV sau ultravioletă este o formă invizibilă de radiație electromagnetică care are o lungime de undă mai scurtă decât lumina pe care oamenii o pot vedea. Transportă mai multă energie decât lumina vizibilă și uneori poate rupe legăturile dintre atomi și molecule, modificând chimia materialelor expuse acesteia. Lumina UV poate determina, de asemenea, unele substanțe să emită lumină vizibilă, un fenomen cunoscut sub numele de fluorescență. Această formă de lumină – care este prezentă în lumina soarelui – poate fi benefică pentru sănătate, deoarece stimulează producția de vitamina D și poate ucide microorganismele dăunătoare, dar expunerea excesivă poate provoca arsuri solare și crește riscul de cancer de piele. Lumina UV are multe utilizări, inclusiv dezinfecția, becurile fluorescente și în astronomie.
Termenul „ultraviolet” înseamnă „dincolo de violet”. În partea vizibilă a spectrului, lungimea de undă scade – iar energia undelor electromagnetice crește – de la roșu la portocaliu, galben, verde, albastru și violet, astfel încât lumina UV are o lungime de undă mai scurtă și mai multă energie decât lumina violetă. Lungimile de undă sunt măsurate în nanometri (nm), sau în miliarde de metru, iar lungimile de undă ultraviolete variază între 10 nm și 400 nm. Poate fi clasificat în UV-A, UV-B sau UV-C, în ordinea descrescătoare a lungimii de undă. O clasificare alternativă, folosită în astronomie, este „aproape”, „de mijloc”, „departe” și „extrem”.
Soarele produce lumină ultravioletă de toate categoriile; cu toate acestea, lungimile de undă mai scurte și mai mari sunt absorbite de oxigenul din atmosferă și, în special, de stratul de ozon. Drept urmare, ultravioletele care ajung la suprafață constă în mare parte din UV-A, cu puțin U-VB. UV-B este responsabil pentru arsurile solare. Lumina solară care ajunge la suprafața Pământului are atât beneficii, cât și pericole.
Beneficii
Lumina ultravioletă, în special UV-B, este necesară pentru a permite pielii să producă vitamina D. Ea transformă o substanță chimică găsită în piele într-un precursor al vitaminei, care apoi formează vitamina însăși. Această vitamină este esențială pentru sănătatea umană, iar lipsa acesteia a fost implicată în tulburări ale sistemului imunitar, boli cardiovasculare, hipertensiune arterială și diferite tipuri de cancer. O deficiență severă are ca rezultat boala osoasă numită rahitism. Lipsa luminii solare este cauza principală a deficienței de vitamina D, iar crema de protecție solară împiedică formarea acesteia.
Există și alte beneficii asociate cu lumina ultravioletă care par a fi independente de producția de vitamina D. Expunerea frecventă la cantități moderate de lumină solară, adică cantități insuficiente pentru a provoca arsuri solare, poate oferi o anumită protecție împotriva cancerului de piele. Există dovezi că persoanele cu ocupații în aer liber sunt mai puțin susceptibile la boală. Copiii care petrec mult timp activităților în aer liber par să aibă, de asemenea, un risc mai mic de a dezvolta cancer de piele mai târziu în viață. Alte posibile efecte benefice includ reducerea incidenței bolilor cardiovasculare, îmbunătățirea unor afecțiuni ale pielii și îmbunătățirea dispoziției.
Multe microorganisme potențial dăunătoare sunt rapid ucise sau inactivate prin expunerea la lumina UV. Infecțiile cu virus transmis prin aer, cum ar fi gripa, sunt în general răspândite prin picături expulzate de tuse și strănut. Particulele de virus din aceste picături nu supraviețuiesc mult timp dacă sunt expuse la lumina soarelui și, în consecință, este posibil ca aceste boli să nu se răspândească atât de ușor în condiții însorite.
pericolele
Abilitatea luminii ultraviolete de a provoca modificări chimice prezintă, de asemenea, pericole. UV-B mai energică este responsabil pentru arsurile solare, poate provoca îmbătrânirea prematură a pielii și poate modifica ADN-ul într-un mod care poate duce la cancer de piele, cum ar fi melanomul. De asemenea, poate afecta ochii și poate provoca cataractă. Lumina UV stimulează producția de pigment melanină și, din această cauză, oamenii se pot expune în mod intenționat la lumina puternică a soarelui pentru a obține o piele bronzată. Efectele asociate cu această formă de lumină pot fi agravate de popularitatea studiourilor de bronzat și a șezlongurilor, care folosesc lumina ultravioletă produsă artificial pentru a provoca bronzarea.
Utilizeaza
Dezinfecție și sterilizare
Efectele luminii UV asupra virușilor, bacteriilor și paraziților au condus la utilizarea acesteia în dezinfectarea rezervelor de apă potabilă. Are avantajele de a necesita puțină întreținere, de a nu afecta gustul apei tratate și de a nu lăsa în urmă substanțe chimice potențial dăunătoare. Principalul dezavantaj este că, spre deosebire de unele metode chimice, cum ar fi clorarea, nu va proteja împotriva contaminării după tratament. UV este folosit și pentru sterilizarea alimentelor și în laboratoarele de microbiologie.
Fluorescență
Unele substanțe, atunci când sunt expuse la lumina UV, emit lumină la lungimi de undă vizibile, un fenomen cunoscut sub numele de fluorescență. Lămpile fluorescente obișnuite, de exemplu, sunt alimentate de lumina UV produsă prin ionizarea vaporilor de mercur de joasă presiune. Această lumină este absorbită de un strat fluorescent special, care, la rândul său, produce lumină vizibilă. Luminile fluorescente sunt mai eficiente din punct de vedere energetic decât becurile convenționale.
Lumina ultravioletă este folosită frecvent în securitate. Documentele sensibile, cum ar fi moneda, permisele de conducere, cardurile de credit și pașapoartele, au simboluri invizibile pe ele care se aprind doar în prezența luminii UV. Acestea sunt greu de copiat de către falsificatori.
Biologii și zoologii sunt foarte pasionați de lumina ultravioletă, deoarece îi ajută să efectueze sondaje pe timp de noapte a organismelor pe teren. Anumite păsări, reptile și nevertebrate, cum ar fi insectele, fluoresc sub UV și luminează rapid pe o zonă mică poate permite observatorilor să numere numărul aproximativ de organisme de un anumit tip. Acest lucru este foarte util, deoarece multe dintre aceste animale sunt în principal nocturne și rar, dacă vreodată, văzute în timpul zilei.
Multe materiale textile folosite în îmbrăcăminte sunt, de asemenea, fluorescente, iar „luminile negre” folosite adesea în cluburi de noapte și la petreceri exploatează acest fapt făcând îmbrăcămintea să strălucească în întuneric. Aceste lumini produc în primul rând lumină în porțiunea UV a spectrului, dar produc și o ușoară strălucire violetă. Afișe speciale sau alte opere de artă pot fi, de asemenea, create cu scopul expres de a fluoresce într-un anumit fel sub o lumină neagră.
Capcane de insecte
Multe insecte pot vedea lumina ultravioletă și sunt atrase de aceasta, așa că lumina este adesea folosită în capcane pentru insecte. Acestea pot fi folosite de entomologi pentru a studia populația de insecte într-un anumit habitat sau pentru a prinde și ucide insectele neplăcute în magazinele alimentare din restaurante.
Astronomie
Cartografierea Căii Lactee și a altor galaxii în lumină ultravioletă le permite astronomilor să-și facă o imagine a modului în care galaxiile evoluează în timp. Stelele tinere produc mai multă radiație UV decât stelele mai vechi, cum ar fi Soarele. De asemenea, produc o proporție mai mare din lumina lor ultravioletă la capătul extrem al spectrului. Zonele în care se formează noi stele strălucesc prin urmare mai puternic în UV, permițând astronomilor să identifice și să cartografieze aceste zone.
Alte utilizări
Există o serie de alte utilizări pentru lumina UV:
Spectrofotometrie — pentru analiza structurilor chimice.
Analiza mineralelor – fluorescența sub lumina ultravioletă poate face distincția între mineralele care arată la fel în lumina vizibilă.
Microscopie – lungimea de undă mai scurtă a luminii ultraviolete poate rezolva detalii prea mici pentru a fi văzute cu un microscop cu lumină obișnuită.
Markeri chimici – substanțele care fluoresc în lumina UV, cum ar fi proteina verde fluorescentă (GFP) pot fi utilizați pentru a studia procesele biologice.
Fotochimioterapia – aceasta este utilizată ca tratament pentru psoriazis și alte afecțiuni ale pielii.
Fotolitografia cu rezoluție foarte fină — aceasta este utilizată la fabricarea componentelor semiconductoare în industria electronică.
Verificarea izolației electrice — „descărcarea corona”, unde izolația deteriorată a echipamentelor electrice are ca rezultat ionizarea aerului, poate fi detectată prin emisia de lumină ultravioletă.
Întărirea adezivilor și a acoperirilor – unele substanțe polimerizează și se întăresc la expunerea la lumina ultravioletă.