لوگو نیکوبلاگ

تابش فرابنفش (UV): همه چیز درباره نور نامرئی، انواع و کاربردها

نور فرابنفش نامرئی است، اما چراغ‌های سیاه یا لامپ‌های فرابنفش نیز مقداری نور بنفش مرئی ساطع می‌کنند.

تابش فرابنفش یا نور فرابنفش، بخشی از طیف الکترومغناطیسی است که خارج از محدوده دید انسان قرار دارد. این نور، درست بعد از ناحیه بنفش در طیف مرئی واقع شده است.

نکات کلیدی درباره تابش فرابنفش:

  • تابش فرابنفش با نام‌های نور فرابنفش یا UV نیز شناخته می‌شود.
  • این نور، طول موجی کوتاه‌تر (فرکانس بیشتر) از نور مرئی و طول موجی بلندتر از اشعه ایکس دارد. طول موج آن بین 100 تا 400 نانومتر است.
  • از آنجا که تابش فرابنفش خارج از محدوده دید انسان قرار دارد، گاهی اوقات به آن نور سیاه نیز گفته می‌شود.

تعریف تابش فرابنفش

تابش فرابنفش، نوعی از تابش الکترومغناطیسی یا نور است که طول موجی بین 100 تا 400 نانومتر دارد. این نوع تابش، با نام‌های UV، نور فرابنفش و تابش UV نیز شناخته می‌شود. طول موج آن از اشعه ایکس بلندتر، اما از نور مرئی کوتاه‌تر است.

نور فرابنفش، انرژی کافی برای شکستن برخی پیوندهای شیمیایی را دارد، اما معمولاً به عنوان نوعی از تابش یونیزه کننده در نظر گرفته نمی‌شود. انرژی جذب شده توسط مولکول‌ها می‌تواند انرژی فعال‌سازی برای شروع واکنش‌های شیمیایی را فراهم کند و باعث شود برخی مواد خاصیت فلورسانس یا فسفرسانس از خود نشان دهند.

واژه "فرابنفش" به معنای "فراتر از بنفش" است. این تابش توسط فیزیکدان آلمانی، یوهان ویلهلم ریتر، در سال 1801 کشف شد. ریتر متوجه شد که نور نامرئی فراتر از قسمت بنفش طیف مرئی، کاغذ آغشته به کلرید نقره را سریع‌تر از نور بنفش تیره می‌کند. او این نور نامرئی را "اشعه اکسید کننده" نامید که اشاره به فعالیت شیمیایی این تابش داشت. تا اواخر قرن نوزدهم، بیشتر مردم از عبارت "اشعه شیمیایی" استفاده می‌کردند. زمانی که "اشعه حرارتی" با عنوان تابش فروسرخ شناخته شد، "اشعه شیمیایی" به تابش فرابنفش تغییر نام داد.

منابع تابش فرابنفش

حدود 10 درصد از نور خروجی خورشید را تابش فرابنفش تشکیل می‌دهد. هنگامی که نور خورشید وارد جو زمین می‌شود، تقریباً 50% آن تابش فروسرخ، 40% نور مرئی و 10% تابش فرابنفش است. با این حال، جو زمین حدود 77% از نور فرابنفش خورشید، به‌ویژه طول‌موج‌های کوتاه‌تر را مسدود می‌کند. در نتیجه، نوری که به سطح زمین می‌رسد، تقریباً 53% فروسرخ، 44% مرئی و تنها 3% فرابنفش است.

نور فرابنفش توسط لامپ‌های نور سیاه (Black lights)، لامپ‌های بخار جیوه و لامپ‌های برنزه کننده نیز تولید می‌شود. هر جسمی که به اندازه کافی داغ باشد (تابش جسم سیاه)، نور فرابنفش ساطع می‌کند. بنابراین، ستارگانی که از خورشید داغ‌تر هستند، نور فرابنفش بیشتری منتشر می‌کنند.

دسته‌بندی‌های نور فرابنفش

نور فرابنفش، بر اساس استاندارد ISO-21348، به چندین محدوده تقسیم می‌شود:

نام مخفف طول موج (nm) انرژی فوتون (eV) نام‌های دیگر
فرابنفش A UVA 315-400 3.10–3.94 موج بلند، نور سیاه (جذب اوزون نمی‌شود)
فرابنفش B UVB 280-315 3.94–4.43 موج متوسط (بیشتر توسط اوزون جذب می‌شود)
فرابنفش C UVC 100-280 4.43–12.4 موج کوتاه (به طور کامل توسط اوزون جذب می‌شود)
فرابنفش نزدیک NUV 300-400 3.10–4.13 قابل مشاهده برای ماهی، حشرات، پرندگان، برخی پستانداران
فرابنفش میانی MUV 200-300 4.13–6.20  
فرابنفش دور FUV 122-200 6.20–12.4  
هیدروژن لیمان-آلفا H Lyman-α 121-122 10.16–10.25 خط طیفی هیدروژن در 121.6 نانومتر؛ یونیزه کننده در طول موج‌های کوتاه‌تر
فرابنفش خلاء VUV 10-200 6.20–124 جذب شده توسط اکسیژن، اما 150-200 نانومتر می‌تواند از نیتروژن عبور کند
فرابنفش شدید EUV 10-121 10.25–124 در واقع تابش یونیزه کننده است، اگرچه توسط جو جذب می‌شود

دیدن نور فرابنفش

اکثر افراد قادر به دیدن نور فرابنفش نیستند. این موضوع لزوماً به این دلیل نیست که شبکیه چشم انسان نمی‌تواند آن را تشخیص دهد. عدسی چشم، نور UVB و فرکانس‌های بالاتر را فیلتر می‌کند. به علاوه، بیشتر افراد گیرنده‌های رنگی لازم برای دیدن این نور را ندارند.

کودکان و جوانان بیشتر از بزرگسالان احتمال دارد که نور فرابنفش را درک کنند. افرادی که عدسی چشم خود را از دست داده‌اند (aphakia) یا عدسی آن‌ها جایگزین شده است (مانند جراحی آب مروارید)، ممکن است برخی از طول موج‌های فرابنفش را ببینند. افرادی که قادر به دیدن نور فرابنفش هستند، آن را به رنگ آبی-سفید یا بنفش-سفید گزارش می‌کنند.

حشرات، پرندگان و برخی از پستانداران نور فرابنفش نزدیک را می‌بینند. پرندگان دید فرابنفش واقعی دارند، زیرا یک گیرنده رنگی چهارم برای درک آن دارند. گوزن شمالی مثالی از پستاندارانی است که نور فرابنفش را می‌بینند. آن‌ها از این قابلیت برای دیدن خرس‌های قطبی در پس‌زمینه برفی استفاده می‌کنند. سایر پستانداران از نور فرابنفش برای دیدن ردپای ادرار و ردیابی شکار استفاده می‌کنند.

تابش فرابنفش و تکامل

اعتقاد بر این است که آنزیم‌های مورد استفاده برای ترمیم DNA در میتوز و میوز، از آنزیم‌های ترمیم اولیه تکامل یافته‌اند که برای اصلاح آسیب‌های ناشی از نور فرابنفش طراحی شده بودند. در اوایل تاریخ زمین، پروکاریوت‌ها نمی‌توانستند در سطح زمین زنده بمانند، زیرا قرار گرفتن در معرض UVB باعث می‌شد جفت بازهای تیمین مجاور به هم متصل شده یا دایمرهای تیمین را تشکیل دهند. این اختلال برای سلول کشنده بود زیرا چارچوب خواندن مورد استفاده برای تکثیر مواد ژنتیکی و تولید پروتئین‌ها را تغییر می‌داد. پروکاریوت‌هایی که از زندگی محافظتی آبزی فرار کردند، آنزیم‌هایی برای ترمیم دایمرهای تیمین ایجاد کردند. اگرچه لایه ازون در نهایت تشکیل شد و از سلول‌ها در برابر بدترین اثرات تابش فرابنفش خورشیدی محافظت کرد، اما این آنزیم‌های ترمیم همچنان باقی مانده‌اند.

شیمی

بیشتر