نور فرابنفش موجود در لامپ یووی چیست؟
لامپ یووی ،نور فرابنفش (به اختصار UV) یکی از انواع تابش های الکترومغناطیسی مثل اموج رادیویی، تابش های فروسرخ، اشعه ایکس و اشعه گاماست. نور فرانبفش که از خورشید نشات می گیرد برای چشم انسان نامرئی است. همین نور باعث درخشش پوسترهای سیاه سفید، برنزه شدن زیر نور و آفتاب سوختگی در تابستان است. با این حال اشعه فرابنفش می تواند خطرناک هم باشد و مواجهه طولانی و بیش از حد با این اشعه میتواند به بافت های زنده آسیب بزند.
تابش الکترومغناطیسی در امواج و ذراتی با طول موج ها و فرکانس های مختلف منتقل می شود. این طیف گسترده از طول موج ها با نام طیف الکترومغناطیسی شناخته می شود. این طیف معمولاً به ترتیب کاهش طول موج و افزایش انرژی و فرکانس به هفت منطقه تقسیم می شود. تقسیم بندی رایج طیف مغناطیسی عبارت است از امواج رادیویی، ریزامواج، فروسرخ یا مادون قرمز، نور مرئی، فرانبفش، اشعه ایکس و اشعه گاما.
منبع اصلی نور فرابنفش خورشید است اما منایع مصنوعی هم برای تولید آن ساخته شده است
همانطور که دیدید نور فرانبفش در طیف الکترومغناطیسی بین نور مرئی و اشعه ایکس قرار دارد. فرکانس این نوع تابش الکترومغناطیسی ۸ × ۱۰۱۴ تا ۳ × ۱۰۱۶ هرتز (یا چرخه در ثانیه) است طول موج آن هم حدود ۳۸۰ تا ۱۰ نانومتر است. اشعه فرانبفش معمولاً به سه زیر مجموعه تقسیم می شود : UVA یا نزدیک فرابنفش (۳۱۵ تا ۴۰۰ نانومتر)، UVB یا فرانبفش میانی (۲۸۰ تا ۲۱۵ نانومتر) و UVC یا دور از فرانبفش (۱۸۰ تا ۲۸۰ نانومتر). تابش هایی که ۱۰ تا ۱۸۰ نانومتر طول موج دارند، گاهی اوقات با نام فرانبفش خلاء شدید خوانده می شوند. دلیل این نامگذاری این است که چنین طول موج هایی توسط هوا مسدود می شوند و فقط در خلاء قابل انتشار هستند.
تجزیه یونی با کمک نور فرابنفش
تابش فرابنفش انرژی کافی برای شکستن پیوندهای شیمیایی را دارد. بخاطر همین انرژی بالا، فوتون های نور فرابنفش می توانند منجر به تجزیه یونی شوند؛ فرایندی که در آن الکترون ها از اتم ها جدا می شوند. جای خالی این الکترون ها خواص شیمیایی اتم ها را تحت تاثیر قرار می دهد و باعث ایجاد یا شکستن پیوندهای شیمیایی می شود. این تغییرات برای پردازش مواد شیمیایی بسیار مفید است و می تواند به مواد و بافت های زنده آسیب بزند.
این آسیب می تواند مفید – مثلاً در ضد عفونی کردن سطوح – یا مضر باشد؛ بویژه برای چشم و پوست که تابش های UVB و UVC بشدت به آنها آسیب می زند.
اثرات تابش نور فرابنفش ( لامپ یووی )
بیشتر نور فرابنفش طبیعی که ما با آن سر و کار داریم از خورشید نشات می گیرد. با این حال تنها ۱۰ درصد از نور خورشید، نور فرانبفش است و تنها یک سوم این مقدار به جو نفوذ می کند تا به زمین برسد. ۹۵ درصد از انرژی فرابنفش خورشیدی که به خط استوا می رسد UVA و ۵ درصد باقیمانده UVB است. مقدار UVC که از خورشید به سطح زمین می رسد قابل اندازه گیری نیست چون لایه ازن، اکسیژن مولکولی و بخار آب در اتمسفر بالایی کوتاه ترین طول موج های فرابنفش را کاملاً جذب می کند. با این حال طیف گسترده تابش فرابنفش (UVA و UVB) قویترین و مخرب ترین تابش برای بافت های زنده است.
آفتاب سوختگی
برنزه شدن واکنش پوست ما در مواجهه با اشعه های فرابنفش مضر است. در واقع، برنزه شدن نتیجه ضربه خوردن مکانیسم دفاعی بدن است. یکی از اجزای مکانیسم دفاعی بدن رنگدانه ای به نام ملانین است که توسط سلول هایی در پوست که ملانوسیت نام دارند، تولید می شود. ملانین نور فرابنفش را جذب می کند و آن را بصورت گرما منتشر می کند. وقتی بدن آسیب خورشید را حس می کند، ملانین را به سلول های اطراف می فرستد و سعی می کند آنها را در برابر آسیب بیشتر محافظت کند. همین رنگدانه باعث می شود رنگ پوست بعد از حمام آفتاب تیره تر شود.
ملانین در واقع یک ضد آفتاب طبیعی است. با این حال مواجهه طولانی مدت با اشعه فرابنفش می تواند سیستم دفاعی بدن را بشکند. وقتی این اتفاق بیفتد، واکنش که شرح آن را خواندید رخ می دهد و نتیجه آن برنزه شدن و آفتاب سوختگی است. اشعه های فرابنفش می توانند به DNA سلول های بدن آسیب برسانند. بدن ما می تواند این تخریب را حس کند و آن را مناطق را با خون پر می کند تا به فرایند محافظتی کمک کند. التهاب های دردماک هم دقیقاً به همین ترتیب رخ می دهد. معمولاض نصف روز زیر نور شدید خورشید بودن می تواند این واکنش ها را در پوست ایجاد کند.
گاهی اوقات اشعه های خورشید می تواند باعث جهش یافتگی DNA سلول های بدن بشود و آنها را به سلول هایی تبدیل کند نمی میرند اما شروع به تکثیر سرطانی می کنند. نور فرابنفش باعث آسیب تصادفی DNA می شود و فرایند ترمیم DNA از مردن این سلول ها جلوگیری می کند.
نتیجه این تکثیرهای سلولی خطرناک سرطان پوست است. کسانی که مرتب حمام آفتاب می گیرند بیشتر در معرض خطر ابتلا به این سرطان قرار دارند. خطر ابتلا به خطرناک ترین نوع سرطان که ملانوما نام دارد برای کسانی که بیشتر از پنج بار در سال حمام آفتاب می گیرند، دو برابر می شود.
سایر منابع نور فرانبفش
تا کنون چند منبع مصنوعی برای تولید اشعه فرابنفش اختراع شده است. این منابع مصنوعی شامل کابین های برنزه سازی، لامپ های سیاه، لامپ های درمانی، لامپ های میکروب کش، لامپ بخار جیوه، لامپ هالوژن، لامپ های تخلیه با فشار بالا، فلورسنت، لامپ های رشته ای و برخی از انواع لیزر می باشند.
یکی از رایج ترین روش ها برای تولید نور فرابنفش به روش مصنوعی عبور دادن یک جریان الکتریکی از کمی جیره تبخیر شده یا سایر گازهای مشابه است. این نوع لامپ در کابین های برنزه سازی و ضد عفونی سازی سطوح مورد استفاده قرار می گیرد. این نوع لامپ ها در ساخت لامپ های سیاه که در ساخت رنگ های فلورسنت و سایر رنگ های درخشان استفاده می شود هم کاربرد دارد. دیودهای ساطع کننده نور یا LED، لیزر و لامپ های قوسی هم از منابع تولید نور فرابنفش با طول موج های مختلف است که بیشتر کاربرد صنعتی، پزشکی و تحقیقاتی دارند.
فلورسنت
بسیاری از مواد طبیعی – از جمله مواد معدنی، گیاهان، قارچ ها و میکروب ها و مواد شیمیایی آلی و غیرآلی – می تواند تابش های فرابنفش را جذب کنند. جذب نور فرابنفش باعث می شود الکترون های موجود در مواد به سطح انرژی بالاتری برسند. سپس همین الکترون ها طی مراحل کوتاهی به سطوح پایین تری از انرژی می رسند و بخشی از انرژی جذب شده را در بصورت نور مرئی ساطع می کنند. موادی که بصورت رنگدانه در رنگ و جوهر مورد استفاده قرار می گیرند به این خاطر زیر نور خورشید بیشتر می درخشند که نور فرابنفش نامرئی را جذب می کنند و آن را به شکل نور مرئی ساطع می کنند.
دقیقاً به همین خاطر است که رنگ های فلورسنت در ساخت علامت های هشداردهنده، جلیقه ایمنی و سایر وسایلی که رویت پذیری بالا در آنها اهمیت ویژه ای دارند بکار می رود.
از فلورسنت می توان در مکان یابی و شناسایی برخی از مواد آلی معدنی استفاده کرد. کاوشگرهای مجهز به نور فلورسنت این امکان را به محققان می دهند که با حساسیت بسیار بالایی اجزای خاص – نظیر سلول های زنده – را در مجموعه های مولکولی پیچیده کشف کنند.
طول موج نور فرابنفش در لامپ های فلورسنت که برای روشنایی استفاده می شوند حدود ۲۵۴ نانومتر است که از طریق نور آبی که با عبور جریان الکتریکی از بخار جیوه تولید می شود، تولید می شود. این تابش فرابنفش نامرئی است اما نسبت به نور مرئی انرژی بیشتری دارد. انرژی نور فرابنفش توسط پوشش فرابنفش داخل لامپ فلورسنت جذب می شود و به شکل نور مرئی ساطع می شود. لامپ های مشابه بدون پوشش فلورسنت مشابه نور فرابنفشی ساطع می کند که برای ضد عفونی کردن سطوح کاربرد دارند. همانطور که گفتیم نور فرابنفش می تواند برخی از باکتری ها را تجزیه یونی کند.
لامپ های نور سیاه معمولاً از بخار جیوه برای تولید نور فرابنفش با طول موج بالا استفاده می کنند که باعث درخشش برخی از رنگ ها می شود. لامپ شیشه ای با یک فیلتر بنفش تیره پوشانده می شود تا بیشتر نور مرئی مسدود شود و فلورسنت برجستگی بیشتری پیدا کند. البته این نوع فیلترها در کاربردهایی نظیر ضد عفونی سازی مورد استفاده قرار نمی گیرد.
ستاره شناسی با نور فرابنفش
تنها منبع تولید نور فرابنفش در آسمان خورشید نیست و برخی دیگر از اجرام آسمانی هم می توانند نور فرابنفش تولید کنند. بسیاری از ستاره های جوان و درخشان بیشتر نورشان را در طول موج فرابنفش ساطع می کنند. چون اتمسفر زمین بیشتر این تابش های فرابنفش – بویژه در طول موج های کوتاه – را مسدود می کند، مشاهدات با استفاده از بالون ها با ارتفاع بالا و تلسکوپ های چرخنده مجهز به سنسورها و فیلترهای خاص انجام می شود. تمام این تجهیزات طوری طراحی شده اند که قادر به مشاهده محدوده فرابنفش در طیف الکترومغناطیسی باشند.
بیشتر این رصدها با تجهیزاتی انجام می شود که هدف اصلی طراحی آن تشخیص فوتون های مربوط به طول موج کوتاه است. با چنین رصدهایی می توان دمای سطحی داغ ترین ستاره ها را محاسبه کرد و وجود ابرهای گازی بین زمین و شبه ستاره ها را کشف کرد.
