أشعة فوق بنفسجية

(تم التحويل من أشعة فوق البنفسجية)

الأشعة فوق البنفسجية هي موجة كهرومغناطيسية ذات طول موجي أقصر من الضوء المرئي لكنها أطول من الأشعة السينية سميت بفوق البنفسجية لأن طول موجة اللون البنفسجي هو الأقصر بين ألوان الطيف. ومداها الموجي يبدأ من 400 نانومتر إلى 10 نانومتر، وطاقتها تبدأ من 3 eV إلى 124 eV. وتسمى الأشعة فوق البنفسجية أحياناً بالأشعة السوداء بسبب عدم رؤيتها بالعين المجردة ويرمز لها عادة بالحرفين الأولين من اسمها «ف.ب» u.v. ولها تطبيقات عدة في الطب والإضاءة والكيمياء.

وتوجد أشعة فوق البنفسجية في أشعة الشمس، وتنبعث بواسطة التقوس الكهربي أو الضوء الأسود. وكما هي أشعة مؤينة فقد تسبب تفاعل كيميائي، وتجعل العديد من المواد متوهجة أو مسفرة. وقد ادرك الكثير من الناس تأثير الأشعة فوق البنفسجية على الجسم مسببة حالات من ضربة شمس، ولكن طيف تلك الأشعة لها تأثيرات أخرى قد تكون مفيدة أو مضرة لصحة البشر.

صور لألوان كاذبة تبين الهالة الشمسية بواسطة أشعة فوق بنفسجية عميقة من مرصد للأشعة الفوق البنفسجية القصوى

.

Black light fluorescent tubes are a common source of long wave (UVA) ultraviolet.

فهرست

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

اكتشافها

كان اكتشاف الأشعة فوق البنفسجية متعلق بمشاهدة علمية بأن أملاح الفضة تصبح داكنة أكثر بعد تعرّضها لضوء الشمس. ففي عام 1801 لاحظ الفيزيائي الألماني جون فيلهلم رايتر (بالألمانية: Johann Wilhelm Ritter) أن أشعة غير مرئية، طول موجتها أقصر من اللون البنفسجي -التي هي نهاية الطيف المرئي-، ناجعة بشكل خاص في زيادة دكانة لون ورق الفضة المشبع بالكلوريد فقام بتسميتها "الأشعة المؤكسدة" ليشدد على تفاعلها الكيميائي ولتمييزها عن "الأشعة الحارة" التي هي بالطرف الآخر من الطيف. تم اعتماد الاسم "الاشعة الكيميائية" بعد ذلك بفترة وجيزة وبقي هذا الاسم قيد الاستعمال خلال القرن التاسع عشر. في نهاية الأمر سقط من الاستعمال التعبيران أشعة كيميائية وأشعة حارة واستعمل التعبيران الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء على التوالي.

تسمى الاشعة فوق بنفسجية ماتحت 200 نانومتر بالفراغية لأن الهواء يمتصها بقوة، وقد اكتشفها الفيزيائي الألماني فيكتور شومان عام 1893.


منشأ المصطلح

تعود الترجمة الحرفية للكلمة إلى الأصل اللاتيني (Ultra Violet). بما أن الأشعة فوق بنفسجية هي أقصر من البنفسجية إلا أنها غير مرئية.

أنواع الأشعة فوق البنفسجية

تقسم الاشعة فوق البنفسجية إلى عدة موجات متداخلة مع بعضها البعض كما بالجدول حسب مشروع معيار ايزو (ISO-DIS-21348) في تحديد الاشعاعية الشمسية[1]:

اسم الموجة الرمز طول الموجة بنانومتر كمية الطاقة لكل شحنة فوتون
أشعة فوق بنفسجية طويلة أو الضوء الأسود UVA 400 ن.م-320 ن.م 3.10-3.94 eV
الموجة القريبة NUV 400 ن.م-300 ن.م 3.10-4.13 eV
الموجة المتوسطة أو موجة B UVB 320 ن.م-280 ن.م 3.94-4.43 eV
Middle MUV 300 ن.م-200 ن.م 4.13-6.20 eV
الموجة القصيرة أو موجة C UVC 280 ن.م-100 ن.م 4.43-12.4 eV
Far FUV 200 ن.م-122 ن.م 6.20-10.2 eV
فراغية Vacuum VUV 200 ن.م-10 ن.م 6.20-124 eV
قصوى Extreme EUV 121 ن.م-10 ن.م 10.2-124 eV


ومن المتفق عليه تقسيم الأشعة «ف.ب» اصطلاحاً إلى ثلاثة أقسام يتميز كل منها بمرشح خاص لايمتصها.

ـ الأشعة «ف.ب» القريبة وتراوح أطوالها الموجية بين 400 و315 نانومتر.

ـ الأشعة «ف.ب» المتوسطة وتراوح أطوالها الموجية بين 315 و280 نانومتر.

ـ الأشعة «ف.ب» البعيدة وتراوح أطوالها الموجية بين 280 و10 نانومتر.

ولما كانت الأشعة مادون 200 نانومتر تمتص في مختلف الأوساط تقريباً ومنها طبقات الهواء الرقيقة فقد أصبحت موضوعاً خاصاً في الضوء أُطلق عليه اسم مطيافية الخلاء vacuum spectroscopy، وتسمى هذه الأشعة الأشعة فوق البنفسجية الخلائية «ف.ب.خ» [ر. الإشعاع الاحراري].

بتقنية الطباعة الحجرية (photolithography) والليزر تستخدم أشعة فوق بنفسجية عميقة (DUV أو Deep UV) وهو للأطوال الموجية التي أقل من 300 ن م. سميت الأشعة الفراغية بهذا الإسم لأن الهواء يمتصها بقوة، لذا فاستخداماتها تكون بالفراغ فقط. في النطاق الموجي مابين 150-200 ن م فإن الإكسجين هو العنصر القوي الذي يمتص تلك الأطوال الموجية، لذا فالعمليات الصناعية التي تحتاج لتلك الموجات يجب أن تتم في جو خالٍ تماما من الأكسجين، ويستخدم عنصر النيتروجين النقي بشكل عام هنا ليمنع الحاجة إلى غرف فراغية.

Subtypes

Name Abbreviation Wavelength range
(in nanometers)
Energy per photon
(in electronvolts)
Before UV spectrum Visible light over 400 nm under 3.10 eV
Ultraviolet A,
long wave, or
black light
UVA 400 – 315 nm 3.10 – 3.94 eV
Near NUV 400 – 300 nm 3.10 – 4.13 eV
Ultraviolet B or medium wave UVB 315 – 280 nm 3.94 – 4.43 eV
Middle MUV 300 – 200 nm 4.13 – 6.20 eV
Ultraviolet C, short wave, or germicidal UVC 280 – 100 nm 4.43 – 12.4 eV
Far FUV 200 – 122 nm 6.20 – 10.2 eV
Vacuum VUV 200 – 100 nm 6.20 – 12.4 eV
Low LUV 100 – 88 nm 12.4 – 14.1 eV
Super SUV 150 – 10 nm 8.28 – 124 eV
Extreme EUV 121 – 10 nm 10.2 – 124 eV
Beyond UV range X-rays under 10 nm over 124 eV

تعريف الأنواع الفرعية

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

مصادر للأشعة فوق البنفسجية

تصدر الأشعة «ف.ب» عن الأجسام الصلبة المتوهجة في درجات الحرارة العالية (نحو 3000 كلفن) ويكون طيفها مستمراً، ولكن استطاعة هذه الأشعة تبقى ضعيفة إذا قورنت باستطاعة الأشعة «ف.ب» الناتجة من الانفراغ الكهربائي في الغازات والأبخرة والتي يكون طيفها في الغالب خطياً غير مستمر. وتعد الشمس أعظم مصدر للأشعة «ف.ب» إذ يصل منها في الاتجاه العمودي على جو الأرض ما مقداره 125 واط/متر مربع، أي نحو 9% من كل الطاقة الواردة إلى جو الأرض (1390 واط/م2).

ولكن قسماً كبيراً من الأشعة «ف.ب» يُمتص في جو الأرض ولا يصل إلى سطح اليابسة منها إلا ما كان طوله الموجي أكبر من نحو 290 نانومتر، إذ إن الأمواج الأقصر تمتصها طبقة الأوزون على ارتفاع بضع عشرات الكيلومترات، حيث يتحول أكسجين الهواء إلى أوزون. وهذا التفاعل هو المسؤول عن تشكل طبقة الأوزون المحيطة بالأرض في طبقة الغلاف الجوي الأعلى (الستراتوسفير) stratosphere. ومن أهم المنابع الصنعية المستخدمة لأغراض البحث العلمي ولأغراض التحليل الطيفي المصادر الحرارية والقوسية الانفراغية الكهربائية الموضوعة ضمن غُلُفٍ شفافة للأشعة «ف.ب»، مثل القوس الفحمية ( λ > 280 نانومتر) والزئبقية (λ=313- 254 نانومتر) والهدروجينية (λ > 200 نانومتر). وهنالك أيضاً المصابيح المملوءة بغاز الزينون وغيرها والتي صُمِّمت كي تحاكي أشعتها الاصطناعية أشعة الشمس بقصد استخدامها في دراسة ما يصيب المواد من تلف لدى تعرضها لأشعة الشمس، وفي اختبار المواد الكيمياوية التي يمكنها بامتصاص الأشعة «ف.ب» أن تمنع هذا التلف أو تخففه. ومن المصادر الحديثة المولدات الكمومية [ر. اللازر] التي ظهرت أول مرة عام 1962 وهي تعطي أيضاً الأشعة فوق البنفسجية باصطفاء دقيق مركَّز الشدة من دون الاضطرار إلى استخدام مجموعات المرشحات المختلفة لاصطفاء المجال الموجي المطلوب ضمن الحدود المفروضة (200-400 نانومتر فقط). فلازر الجسم الصلب المصنوع من الزجاج المنشَّط doped بالجادولين GdO3 يصدر في درجة حرارة الغرفة أشعة فوق البنفسجية طول موجتها 313 نانومتر، وعلى غراره لازر غاز الآزوت ثم لازر الياقوت الذي يصدر باستخدام البلورة غير الخطية الأشعة ذات الطول الموجي 347 نانومتر.

كواشف الأشعة فوق البنفسجية

إن الآثار الحيوية التي تبديها الأشعة فوق البنفسجية على جلد الإنسان دليل على وجودها، كما تظهر آثارها الكيمياوية في ألواح التصوير، أما قياس شدة هذه الأشعة فيتم باستخدام الكواشف الكهرضوئية photoelectric detectors مثل العناصر أو الخلايا الضوئية photoelements وعدادات الفوتونات photon counters والمضاعفات الكهرضوئية photomultipliers. وأشد هذه الكواشف حساسية هي العناصر الضوئية والمضاعفات الكهرضوئية ذات المهابط الضوئية المعقدة.

المصادر الطبيعية من الأشعة فوق البنفسجية

تنبعث الأشعة فوق بنفسجية من الشمس على شكل أحزمة من الموجات الطويلة والمتوسطة والقصيرة, ولكن بسبب امتصاص آوزون الطبقة الجو العليا لها, فإن 99% من الإشعاع الذي يصل سطح الأرض يكون من الحزمة الطويلة. (للعلم فإن الحزم المتوسطة والقصيرة من الموجات فوق بنفسجية تكون لها المسؤولية المباشرة لتكوين طبقة الآوزون).

الزجاج الطبيعي يكون شفاف جزئيا للموجة الطويلة من فوق البنفسجية ولكنه معتم للموجات الأقصر, و السيليكا المحروقة أو الكوارتز المحروقة كل حسب نقاوتها لها خاصية الشفافية إلى موجات vacuum UV. زجاج النوافذ العادي يمكنه تمرير حوالي 90% من الضوء ذو الطول الموجي فوق 350 نانومتر, لكنه يمنع الضوء الذي أقل من300 ن م.

Vacuum UV أشعة فوق بنفسجية فراغية تبدأ من 200 نانومتر, سميت بهذه التسمية لأن الهواء العادي يعتم الموجات ذات الطول أقل 200 نانومتر, وذلك بسبب شدة امتصاص الأكسجين الموجود بالهواء لهذا الطول من الموجات. أما النيتروجين النقي يكون شفاف للموجات مابين 150-200 ن م. وهذه الطريقة مهمة صناعيا لأن عمليات التصنيع لأشباه الموصلات تستخدم ترددات ذات طول موجي أقل من 200 ن م.

Extreme UV وهي الموجات فوق بنفسجية القصوى امتازت بالتفاعل مع المادة: الموجات التي أطول من 30 ن م تتفاعل كيميائيا مع الإلكترونات المتعادلة أو المتكافئة لعنصر المادة (تكون بالمدار الخارجي), بينما الموجات التي أقصر من ذلك تتفاعل مع الإلكترونات التي بالمدار الداخلي ومع النواة أيضا. نهاية الطول الطيفي للأشعة الفوق بنفسجية العظمى يحدد بواسطة الخط الطيفي المرتفع للهيليوم عند الطول 30.4 ن م. معظم المواد المعروفة تمتص بقوة هذه الأشعة, ولكن بالإمكان إنتاج أجهزة بصرية متعددة الطبقات تعكس حوالي50% من إشعاع تلك الموجة فوق بنفسجية العظمى على زاوية سقوط عادية.هذه التكنولوجيا تستخدم بالتلسكوبات في حالات التصوير الشمسي وهي موجودة بسفن الأبحاث الفضائية الحالية. وأيضا الطباعة على الرقائق السليكونية.

الضوء الأسود

Two black light fluorescent tubes, showing use. The top is a F15T8/BLB 18 inch, 15 watt tube, used in a standard plug-in fluorescent fixture. The bottom is an F8T5/BLB 12 inch, 8 watt tube, used in a portable battery-powered black light sold as a pet urine detector.

الضوء الأسود أو إنارة وود (نسبة إلى العالم روبرت وليامز وود)، هي إنارة تصدر اشعة فوق بنفسجية طويلة وبعضا من الضوء المرئي. وهي عموما معروفة بإسم "أشعة فوق بنفسجية طويلة" بالإنگليزية: UV light. تتم الإضاءة الفلورية السوداء بنفس طريقة الإضاءة الفلورية العادية فيما عدا انها تستخدم الفوسفور فقط وغطاء المصباح الزجاجي يستبدل بغطاء زجاجي لونه بنفسجي غامق مزرق ويسمى زجاج وود، وهو زجاج مغلف بأكسيد النيكل لكي يمنع أي ضوء مرئي ذو طول موجي أعلى من 400 نانومتر. مسميات تلك المصابيح حسب الصنع مثل "ضوء أسود ذو زرقة" أو "blacklight blue" أو بالمختصر "BLB" لتمييزها عن مصابيح أجهزة صائدة الحشرات ("bug zapper" blacklight "BL") والتي لاتحتوي على لون زجاج وود الأزرق. الفوسفور المستخدم للموجة القريبة ذات انبعاث موجي 368 إلى 371 ن.م إما أن يكون رباعي فلوربورات سترونتيوم مغلف بيوروبيوم (SrB4O7F:Eu2+) أو بورات السترونتيوم (SrB4O7:Eu2+) بينما يستخدم الفوسفور لإنتاج إضاءة أعلى 350 إلى 353 ن.م وهو سليكات الباريوم المغلفة بالرصاص (BaSi2O5:Pb+). مصابيح الضوء الأسود الزرقاء هي 365 ن.م.

ينتج الضوء الأسود إنارة في نطاق موجة فوق البنفسجية، ويقتصر طيفها على حقل الموجة الطويلة "UVA". على النقيض منها عند الموجات UVB و UVC، اللذان لهما تأثيرات صحية خطيرة ومدمرة لمادة DNA وتؤدي إلى الإصابة بسرطان الجلد. الضوء الأسود له محدودية الطاقة الصادرة منه والموجات الطويلة، لذا لايسبب بحروق الشمس، ولكن الموجات الطويلة تلك قادرة على الإضرار بألياف الكولاجين وتدمير فيتامين ألف الموجود بالجلد.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

مصابيح الفلورسنت فوق البنفسجية

المصابيح فوق البنفسجية

ليزر الأشعة فوق البنفسجية

مصابيح الغاز المفرغة

كشف وقياس الأشعة فوق البنفسجية

للأشعة فوق البنفسجية القصيرة

فراغ الأشعة فوق البنفسجية

خواص الأشعة فوق البنفسجية

تختلف خواص الأشعة (ف.ب) بحسب طول موجتها، فالأشعة المتطرفة من القسم (C (10-200 نانومتر لا يمكن أن تُدرس إلا باستخدام شبكات الانعراج العاكسة الموجودة في الخلاء لاجتناب امتصاص المواد والهواء للأشعة «ف.ب»، وتؤلف، كما ذُكر من قبل، موضوعاً خاصاً في الضوء أُطلق عليه اسم مطيافية الخلاء. ويعد الزجاج العادي، كالزجاج التاجي والزجاج الصواني كثيفاً للأشعة «ف.ب» البعيدة والمتوسطة (15- 300 نانومتر)، ولذلك يستخدم بدلاً منه في صنع المواشير والعدسات زجاج المرو (الكوارتز) الذي يظل شفافاً حتى الطول الموجي 185 نانومتر، كما يستخدم الفلورين الذي يبقى شفافاً حتى 120 نانومتر فقط.

تولِّد الأشعة «ف.ب» ظاهرة التفلور وظاهرة التفسفر في بعض المواد وفي الأنسجة الحية، إذ يتحول ضوؤها غير المرئي حين يسقط على هذه المواد إلى ضوء مرئي يختلف لونه باختلاف المادة المتفلورة أو المتفسفرة. وعلى أساس من هذا تعمل المصابيح المتفلورة مثل مصباح الزئبق الذي يطلق الأشعة «ف.ب» من جراء الانفراغ الكهربائي فيه، فتسقط هذه الأشعة على جدران الأنبوبة الداخلية المطلية بمادة متفلورة فتبدو متألقة باللون الأبيض تقريباً. وتستعمل الأشعة «ف.ب» كذلك لإضاءة المناظر المسرحية، فلا يرى المشاهد منها إلا الأجزاء التي طُليت بالمواد المتفلورة أو المتفسفرة. وتستعمل الأشعة «ف.ب» أيضاً في إنارة لوحات الإعلانات ولوحات الأجهزة، وفي كشف تزييف العملات الورقية والترميمات في اللوحات الفنية النفيسة، وفي تشخيص بعض الأمراض الجلدية والآفات السنية.

تتصف الأشعة «ف.ب» القصيرة الموجة بقدرتها على قتل الجراثيم والنقاعيات infusoria، لذلك تستعمل في تعقيم المياه والهواء والأدوات الطبية.

ومن خواصها أيضاً حفز بعض التفاعلات الكيمياوية إما مباشرة أو عن طريق الوساطة catalysis، فهي تحلل مثلاً أملاح الفضة (كلور أو بروم الفضة) ويستفاد من ذلك في التصوير.

تأثيرات الصحة البشرية المرتبطة بالإشعاع فوق البنفسجي

فوائد التأثير بالأشعة فوق البنفسجية

ڤيتامين دي

الأثر الإيجابي الرئيس من التعرض للموجة المتوسطة من فوق البنفسجي (UVB) انه يساعد على إنتاج فيتامين دي بالجلد. تقول الإحصائيات أن هناك عشرات الآلاف من الذين يموتون بالسرطان سنويا في الولايات المتحدة والسبب هو نقص فيتامين دي بالجسم. ويسبب هذا النقص مرض لين العظام (أو الكساح عند الكبار), ويسبب بضعف العظام وسهولة كسرها. عموما الحصول على هذا الفيتامين يكون عن طريق الأغذية أوالتعرض للشمس لفترات محددة.
هناك بلدان عديدة تحصن اغذيتها بفيتامين دي لمنع النقص, يفضل اكل تلك الأغذية أو استعمال حبوب التغذية للرجيم أكثر من التعرض لل(UVB) خوفا من زيادة فرص الإصابة بسرطان الجلد بسبب الأشعة الفوق بنفسجية.

Aesthetics

التطبيقات الطبية

للأشعة فوق البنفسجية استعمالات طبية, كحالات الأمراض الجلدية مثل الصدفية والبهاق. يستخدم إشعاع فوق البنفسجية الطويلة (UVA) مع بعض الأدوية. أما المتوسطة (UVB) فنادرا ماتستخدم في هذا المجال.

التأثير السيئ من الإشعاع فوق بنفسجي

Ultraviolet photons harm the DNA molecules of living organisms in different ways. In one common damage event, adjacent thymine bases bond with each other, instead of across the "ladder". This "thymine dimer" makes a bulge, and the distorted DNA molecule does not function properly.

التعرض لفترات طويلة للشمس وأشعتها فوق البنفسجية قد يسبب تأثيرات صحية خطيرة ومزمنة بالجلد والعين والجهاز المناعي للجسم. إشعاع UVC هو الأعلى طاقة من بين نظرائه من الإشعاع فوق البنفسجي والأخطر أيضا, ولحسن الحظ انه يصفى عند غلاف الأرض الجوي, مع ذلك استخدامها بمعدات خاصة مثل وحدات تعقيم الأحواض السباحة قد يشكل خطورة التعرض لها إذا كان المصباح مضيء خارج حوض وحدة التعقيم المقفلة.

فمن آثار الأشعة فوق البنفسجية على جسم الإنسان الحروق التي تصيب الجلد إذا تعرض لها مدة طويلة، ويمكن أن تكون هذه الحروق لطيفة معتدلة لا تسبب إلا الاحمرار أو أن تكون شديدة تولد بثوراً أو انسلاخاً للجلد السطحي. ويكتسب جلد الإنسان إذا تعرض للشمس مدة مناسبة في أوقات مناسبة لوناً أسمر (برونزياً) يفيد في حماية الجلد من أذى الأشعة «ف.ب» فيما بعد. وتكفي الألبسة لوقاية جسم الإنسان من الأشعة فوق البنفسجية، وقد تستعمل بعض الزيوت والمراهم والغسول الطبية لوقاية الجلد من هذه الأشعة قبل تعريضه لأشعة الشمس، ومزية هذه المواد جميعاً أنها تعكس الأشعة أو تقلل من نفوذها عبر الجلد. وتتأثر عين الإنسان مباشرة بالأشعة «ف.ب» فيصيبها تورم أو تقرح أو التهاب ولذلك ينصح بوضع النظارات الملونة على العين للوقاية من هذه الأشعة.[2]


تؤثر الأشعة فوق البنفسجية في ألوان المنسوجات فتفقدها زهو ألوانها أو تُغيِّرها أو تقصرها، كما تؤثر في تركيب بعض المواد الغذائية كالزيوت والأشربة وكذلك الأدوية لذلك توضع في زجاجات ملونة وينصح بعدم تعريضها لأشعة الشمس.

التأثير على الجلد

خطر السرطان

ملف:Erythemal action spectrum.svg إشعاع تلك الموجة الذي يأتي مع ضوء الشمس يعتبر بيئيا مسرطن للبشر . التأثير السام للفوق بنفسجي من ضوء الشمس ومصابيح العلاج الاصطناعي هما أمران مقلقان للصحة البشرية, التأثيرات الخطيرة للإشعاع على الجلد يتضمن التهاب الحروق والتهابات الجلد ولفح الشمس وإضعاف جهاز المناعة الجسم. UVA ،UVB و UVC جميعهم يمكنهم تدمير ألياف بروتين الكولاجين وبالتالي تسريع شيخوخة الجلد. الأشعة الطويلة UVA والمتوسطة UVB يمكنهما تحطيم فيتامين أ الموجود بالجلد.

نبدأ بالموجة الطويلة UVA التي أقلهم خطورة تعجل بشيخوخة الجلد وتخرب الحمض النووي DNA وتعجل بسرطان الجلد. وهي تنتشر بعمق ولا تسبب حروق الشمس ولا احمرار بالجلد ولا يوجد فحص طبيا لها ولكن الواقي الشمسي يعترضها ويعترض UVB معها.

فوتون فوق بنفسجي يضرب جزيء الدنا للخلايا الحية بعدة طرق. أكثر الأحداث وقوعا إعادة تشكيل روابط قاعدة البيانات الثايمين إلى ثنائي الثايمدين مما يسبب انتفاخ بالسلم الوظيفي
احمرار الجلد جراء تأثير ضوء الشمس يتفاعل بالتأثير مابين كمية أشعة الشمس وحساسية الجلد من UV

أما الموجة المتوسطة UVB فهي مسببة للسرطان الجلد, تدمر ألياف الكولاجين ولكن بوتيرة أبطأ من UVA وإشعاعها يثير جزيء الحمض النووي DNA بالجلد مسببا بإعادة تشكيل روابط قاعدة البيانات الثايمين إلى ثنائي الثايمدين مما يشوه شكل لولب ال DNA ويوقف التناسخ ويظهر الفجوات ويمنع الاندماج. وقد تظهر الطفرة الجينية مما يسبب بالنمو السرطاني, تلك الطفرة الجينية المسببة من الأشعة الفوق بنفسجية من السهولة ملاحظتها بزراعة البكتيريا, هذه الرابط السرطاني يعتبر من الأسباب التي تدعو للاهتمام حول ظهور ثقب الآوزون. وكمقاومة للإشعاع الفوق بنفسجي يميل الجسم إلى للاسمرار عند تعرضه لمستوى معقول من إشعاع UVA (حسب نوع الجلد) وتصبح الصبغة البنية قاتمة بينما UVB يحدث إنتاج جديد. هذا الاسمرار يوقف انتشار الفوق بنفسجية كما يمنع التخريب القوي لأنسجة الجسم الضعيفة . هناك مستحضرات تجميل وتستعمل لاسمرار البشرة و كحاجز أو مانع للضوء وهي تمنع الأشعة الفوق بنفسجية جزئيا ومعظمها يحتوي وصف كمية قياس الوحدة لحماية الجسم من الشمس وهي تستعمل للحماية من أشعة ال UVB المسئولة عن حروق الشمس لكنها لا تستطيع الحماية من الUVA كما أسلفنا سابقا, وحاليا ظهرت بالأسواق مستحضرات حماية جديدة تحتوي مركبات مثل ثاني أكسيد التيتانيوم (Titanium dioxide ) التي تستطيع مقاومة الأشعة الطويلة للفوق بنفسجية UVA وهناك مستحضرات طبيعية واعشاب للحماية من الأشعة الفوق بنفسجية وتسمى باللاتيني (Phlebodium aureum) .

Image of a man's face with sunscreen on the left, in visible (left) and UV light, demonstrating how sunscreen protects against UV exposure. The side of the face with sunscreen is darker, showing that the sunscreen absorbs the UV light.

العين

ازدياد كثافة الموجة المتوسطة UVB له خطورة للعين, والتعرض له يسبب أمراض للعين كماء العين, والأفضل استعمال النظارات الحماية لتغطية العين بالكامل للأشخاص الذين قد يتعرضون للإشعاع الفوق بنفسجي, خاصة الموجة القصيرة UVC, متسلقي الجبال أكثر عرضة للأشعة الفوق بنفسجية من الأشخاص العاديين وذلك بسبب ضعف الغلاف الجوي (عند تلك المرتفعات) الذي يصفي تلك الإشعاعات، وبسبب انعكاس الثلوج لها. نظارات الزجاجية العادية تعطي حماية بسيطة, لكن أكثر العدسات البلاستيك حمايتها أقوى من الزجاجية, والسبب كما شرحناه سابقا أن الزجاج له خاصية تمرير الموجات الطويلة UVA فقط بينما البلاستيك الأكريليكي خاصية المرور للعدسات هي اقل, بعض مواد العدسات البلاستيك مثل البولي كاربونات(وهي مادة ذات عزل عال ومقاوم للحرارة) تمنع جميع الأشعة الفوق بنفسجية. عموما للعدسات خاصية الحماية من الأشعاع ولكن حتى تلك الحماية لايمكنها المنع التام للأشعة الفوق بنفسجية عن العين.


تدهور البوليمرات، وأصباغ وألوان

UV damaged polypropylene rope (left) and new rope (right)

المواد المبلمرة المستخدمة بالمنتجات الاستهلاكية تتحلل من الإشعاع الفوق بنفسجي, وتحتاج إلى إضافات لمنع الإشعاع كالمواد المحتوية على اللدائن الحرارية مثل البولي بروبيلين والبولي إثيلين والألياف الإصطناعية المتخصصة مثل أراميد, امتصاص الأشعة الفوق بنفسجي تؤدي ضعف بتركيبة المواد, بالإضافة إلى العديد من الألوان والأصباغ التي تمتص تلك الأشعة فيتغير لونها, فلذلك معظم الأصباغ والمنسوجات يخلط بها مواد خصوصية للحماية من الشمس والإشعاع.

IR spectrum showing carbonyl absorption due to UV degradation of polyethylene

المواد المانعة والمستقبلة

الجزيئات المستقبلة للأشعة الفوق بنفسجية تستخدم بالمواد العضوية كالأصباغ والبوليمر وغيرها لخفض تحلل المادة أو مايعرف ب(التأكسد الضوئي) وهذه الجزيئات تختلف عن بعض باختلاف خصائص الامتصاص لديها, وتضعف بتقادم الزمن لذلك من الأفضل مراقبة مستوياتها داخل المواد التي تتعرض للجو مباشرة. حالة الواقي الشمسي, المركبات العضوية التي تمتص الأشعة UVA و UVB مثل افوبنزين و اوكتيل ميثوكسيسيناميت وهي تتعاكس مع الموانع للأشعة الفوق بنفسجية مثل ثاني أكسيد التيتانيوم و أكسيد الزنك.

تطبيقات الأشعة الفوق بنفسجية

الأمن

A bird appears on many Visa credit cards when held under a UV light source

الضوء الأسود

الأشعة الفوق بنفسجية تظهر علامة الطير تظهر بجميع بطاقات الفيزا

الضوء الأسود هو ضوء يرسل الموجة UVA وقليلا من الضوء المرئي.أنوار الفلورسنت السوداء هي نفس الفلورسنت العادية ماعدا ان المستخدم هو فقط الفوسفور والزجاج يكون لونه ازرق غامق إلى البنفسجي ويسمى الزجاج الخشبي استخدام آخر وهو كشف التزوير للبطاقات المهمة (بطاقات ضمان ورخص قيادة وجوازات وغيرها) وذلك بتعريضها لذلك الضوء فيظهر العلامات المائية الخاصة للوثيقة, وأشهرهم على الإطلاق العلامة الأمنية لبطاقة ( الصورة الثلاثية الأبعاد )Hologram الفيزا وهي علامة الطير كما بالصورة . العملات الورقية أيضا يوجد بها علامات مائية تظهر بوضوح بالأشعة الفوق بنفسجية.

مصابيح الفلورسنت

تنتج تلك المصابيح اشعاع فوق بنفسجي بواسطة تأين بخار الزئبق بجو قليل الضغط, ويقوم مسحوق الفوسفور الذي يغلف الجزء الداخلي من الإنبوب بإمتصاص ذلك الإشعاع ويحوله إلى ضوء مرئي. الطول الموجي لانبعاثات الزئبق الرئيسية تكون بمدى الفوق بنفسجي. إذا من الخطورة تعرض العينين أو الجلد مباشرة إلى إضاءة القوس الزئبقي الذي لايحتوي على الفوسفور المحول. فإضاءة الزئبق غالبا محدد الأطوال الموجية, المصادر الأخرى للفوق بنفسجي هي أنارة الزينون أنارة الديتيريوم إنارة زينون - زئبق, مصابيح هاليد المعدنية وأخيرا مصابيح تنجستين-هالوجين المتوهجة.

الفضاء الخارجي

Aurora at Jupiter's north pole as seen in ultraviolet light by the Hubble Space Telescope.

تفضل الأجسام الساخنة بالفضاء أن تبعث اشعاع فوق بنفسجي. ولأن طبقة الآوزون تمتص الكثير من تلك الإشعاعات من الوصول للأرض فلا يصلنا منها شيء.

البحوث البيولوجية ومكافحة الآفات

Entomologist using a UV light for collecting beetles in the Paraguayan Chaco.

مصائد التي تعمل بالفوق بنفسجي تستخدم لإبعاد العديد من الحشرات الطائرة وذلك بجذبهم إلى الضوء الفوق بنفسجي وتقتل بالصعقة الكهربية عند دخولهم الفخ الضوئي.

مقياس الضوء الطيفي Spectrophotometry

علم الدراسات الطيفية للفوق بنفسجي والضوء المرئي تستخدم بقوة في علم الكيمياء لتحليل البناء الكيميائي وخاصة الأنظمة المترافقة, الإشعاع الفوق بنفسجي يستخدم في قياس الضوء المرئي لتحديد وجود كمية لإشعاع معين ويستخدم عموما بالمختبرات.

تحليل المعادن

بعض المعادن وهي تظهر وهج لماع عند تعريضها للأشعة الفوق بنفسجية

الضوء الفوق بنفسجي يستخدم لتحليل المعادن والأحجار الكريمة ولأعمال الكشف والتوثيق من مختلف المحصلين لها. المواد الخام لها نظرة تحت الضوء المرئي ولكن درجة التوهج تختلف تحت الفوق بنفسجي, أو حتى يختلف مابين الفوق بنفسجي القصير والطويل.

العلامات الكيميائية الإرشادية

أصباغ الفلورسنت الفوق بنفسجية لها استخدامات كثيرة مثل الكيمياء الحيوية والأدلة الجنائية, وهناك بروتين فلورسنت الأخضر Green Fluorescent Protein GFP وهو ويستخدم بعلم الوراثة كعلامة كيميائية, والبروتينات لديها كفاءة وقابلية امتصاص الحزمة الفوق بنفسجية وهي كما قلنا لها فائدة بالكيمياء الحيوية والتخصصات ذات العلاقة.

علاج بالكيمياء الضوئي Photochemotherapy

عند تعرض أجسام شديدة الحساسية للضوء للأشعة الفوق بنفسجية مع اعطاء ادوية معينة للعلاج منها كالصدفية والبهاق والإكزيما وتسمى تلك العملية PUVA ،ولكن لفترات محددة وقليلة لخطورتها على الكبد.

الطب الشرعي

تنقية الهواء

Authentication

العلاج بالضوء

Photolithography

فحص العزل الكهربائي

التعقيم

تطهير مياه الشرب

التصنيع الغذائي

Fire detection

الزواحف

Curing of electronic potting resins

الأحبار الورنيش ومواد لاصقة ومواد الطلاء

التلون بالسمرة

Erasing EPROM modules

Preparing low surface energy polymers

قراءة ورق البردى والمخطوطات

ليزر

UV solar cells and UV degradation of solar cells

الاختبارات غير المدمرة

تهوية المطابخ

انظر أيضاً

المصادر

  1. ^ "ISO 21348 Process for Determining Solar Irradiances".
  2. ^ مصطفى حمو ليلا. "الأشعة فوق البنفسجية". الموسوعة العربية.

}

Further reading