الضوء فوق البنفسجية واستخداماتها
الضوء فوق البنفسجية واستخداماتها، الشمس هي إحدى وسائل الحياة على سطح الأرض، وعلى الرغم من الأشعة الهامة التي تمد الإنسان بالحرارة والضوء أو لبِناء العظام لاحتوائها على فيتامين (د) إلا أنه هناك جوانب سلبية ومضرة للإنسان.
مثل ضوء الأشعة الفوق بنفسجية التي أصبحت تنفذ من الغلاف الجوي إلى سطح الأرض نتيجة لعوامل التلوث وما أحدثه من تآكل لطبقة الأوزون.
محتويات المقال
ما هي الأشعة الفوق بنفسجية ومن اكتشفها
اكتشف عالم الفيزياء الألماني يوهان فيلهلم ريتر الأشعة الفوق بنفسجية في عام ١٨٠١ للميلاد.
حين لاحظ وجود ضوء غير مرئي يتجاوز الجزء البنفسجي من الضوء المرئي على الورق المعالج كلوريد الفضة بسرعة أكبر من الضوء البنفسجي للطيف المرئي.
ووصف الضوء الخفي بأنه أشعة مؤكسدة للإشارة إلى النشاط الكيميائي للإشعاع وتمييزه عن أشعة الحرارة.
شاهد أيضًا: معلومات عن ظاهرة الاحتباس الحراري
أقسام الضوء فوق البنفسجية
- الأشعة فوق البنفسجية القريبة UVA: ويمتلك هذا النوع من الأشعة أطول موجة ويعتبر الأقل ضرراً.
- وقد يعرف باسم الضوء الأسود ويستخدمه الكثيرون في لأنه لديه قدرة على التوهج.
- وخاصة في التصميمات الفنية والاحتفالات، وهي ذات أطوال موجبة من ٣١٥ إلى ٤٠٠ نانو متر.
- الأشعة فوق البنفسجية المتوسطة UVB: في العادة هو أكثر أشكال الأشعة فوق البنفسجية تدميراً.
- لأنه يحتوي على ما يكفي من الطاقة ما يتلف الحمض النووي الخلوي، وهي ذات أطوال موجبة من ٢٨٠ إلى ٣١٥ نانومتر.
- والأشعة فوق البنفسجية البعيدة UVC: وهذا النوع ضار جداً للغاية ويمتصه الغلاف الجوي للأرض بالكامل، وهي ذات أطوال موجبة من ١٨٠ إلى ٢٨٠ نانومتر.
- الأشعة فوق البنفسجية المتطرفة: وهي ذات الأطوال الموجبة من ١٠ إلى ١٨٠ نانومتر.
خصائص الأشعة فوق البنفسجية (UV Index):
- مؤشر الأشعة فوق البنفسجية هو مقياس رقمي يستخدم للتنبؤ بمستويات الأشعة البنفسجية في يوم معين.
- ويكون الرقم هو تنبؤ مستويات الأشعة فوق البنفسجية عند الظهيرة عندما تكون.
- في أعلى مستوياتها في الأيام المشمسة الأرقام الأعلى تشكل خطورة أعلى.
- والمنخفضة تكون أقل خطورة والرقم المحايد ٣ وإذا زاد عن هذا الرقم ينذر بالخطر على العين والجلد.
الأشعة فوق بنفسجية تمتلك خصائص موجية فريدة تعطيها العديد من المميزات، والتي هي أيضاً في المقابل هي السبب في جعل الأشعة فوق البنفسجية خطيرة وضارة من جهات عديدة منها:
- التردد: تمتلك الأشعة فوق البنفسجية ترددات أعلى من الضوء المرئي حيث تتراوح تردداتها ما بين ١٠إلى ١٥ و١٠ إلى ١٧ هرتز.
- الطول الموجي: تتراوح الأطوال الموجية أنواع الأشعة الفوق بنفسجية في حدود ١٠ نانومتر إلى ٤٠٠ نانو متر.
- الطاقة: تتراوح الطاقة التي تحملها الأشعة فوق البنفسجية من ٣ إلكترون فولت إلى ١٢٤ إلكترون فولت.
هل يمكن أن نرى الأشعة فوق البنفسجية؟
- لا يمكن لغالبية البشر رؤية الأشعة فوق البنفسجية وذلك لأن عدسة العين تقوم بتصفية الأشعة فوق البنفسجية البعيدة والترددات العالية.
- ولأن معظم البشر يفتقرون إلى مستقبلات الألوان لرؤية الضوء، والذين تم استبدال عدستهم.
- قد يشاهدون بعض أطوال موجات الأشعة فوق البنفسجية.
- والأشخاص الذين يمكنهم رؤية الأشعة فوق البنفسجية فتظهر لهم بلون أزرق أو أبيض أو بنفسجي.
- ولكن يمكن للحشرات والطيور وبعض الثدييات تستطيع رؤية الأشعة فوق البنفسجية القريبة.
- في حين تستطيع الأشعة فوق البنفسجية الحقيقية لأن لديها مستقبِل رابع من الألوان لتصورها وتستخدمها بعض الحيوانات لتمييز الدببة القطبية في الثلج.
- وتستخدمها الثدييات الأشعة فوق البنفسجية لرؤية مسارات البول لتعقب الفرائس.
شاهد أيضًا: بحث عن الظاهرة الكهروضوئية
استخدامات الأشعة فوق البنفسجية
تحيط الأشعة فوق البنفسجية بالإنسان حتى لو لم يدركها بالعين المجردة وعلى الرغم من خطر الأشعة فوق بنفسجية إلا أنها ذات قيمة كبيرة.
وفوائد عديدة وتستخدم بطرق مختلفة تخدم مختلف المجالات، ومنها المجال الطبي والدوائي والتجميل وغيرها من المجالات.
- فمثلا في المجال الكيميائي يتم تحليل المركب الكيميائي من خلال تغيرات اللون.
- وعادة ما تستخدم هذه العملية في المصانع الكيماوية لصنع الدواء أو المصانع البيولوجية.
- والمستشفيات ومختبرات مراقبة جودة المياه وصناعة البتروكيماويات وصناعة الأغذية.
- وأما في مجال الإضاءة حيث تعمل مصابيح الفلورسنت على تأيين البخار في أنابيبها.
- مما يجعل الإلكترونات الموجودة في الغاز تبعث فوتونات بنفس ترددات الأشعة فوق البنفسجية.
- وتقوم طبقة الفوسفور على الجانب الداخلي للأنبوب يتغير ضوء الأشعة فوق البنفسجية إلى ضوء مرئي.
- وفي المجال الطبي تستخدم في علاج بعض الأمراض الجلدية السرطانية.
- فيمكن للمرضى أن يتنازلوا بعض الأدوية المعينة التي تتفاعل مع الأشعة فوق البنفسجية.
- للعمل على تقليل وقت نمو الخلايا السرطانية في الغدد الليمفاوية وفي الجلد وفي الصدفية والبهاق أيضاً.
- تستخدم أيضاً هذه الأشعة لصنع فيتامين (د) الذي يحتاجه الإنسان للنمو وتكوين العظام.
- يستخدم في مجال التجميل لتسمير البشرة حيث تصنع أدوات التجميل الخاصة بتسمير البشرة من ضوء الأشعة فوق بنفسجية الصناعي.
- وفي مجال الشرطة والتحقيق في الجرائم يستخدم ضوء الأشعة فوق البنفسجية لتحليل المواد البيولوجية في الدم في مسرح الجريمة.
- وتستخدم أيضاً في تعقيم مرافق البحوث الطبية والبيولوجية والتطهير جزء كبير من المياه والأغذية، لقدرتها الفائقة على قتل الفيروسات والبكتيريا.
- ويستخدم أيضاً في مجال الطب للتصوير بالأشعة فوق البنفسجية والعلمية والطب الشرعي باستخدام عدسات مخصصة لمرور ضوء الأشعة منها.
- ويستخدمها مصوري الفوتوغرافيا في تصوير الطبيعة الأشعة فوق البنفسجية لتصوير الأزهار بأنماط محددة لا تستطيع العين البشرية رؤيتها باستخدام عدسات مخصصة أو تعديل خصائص الكاميرا الخاصة بهم.
أضرار الأشعة فوق البنفسجية
يحتاج الإنسان أن يتعرض إلى أشعة الشمس ليستفيد منها لتواجد بها الأشعة فوق البنفسجية التي تحتوي على فيتامين (د) وهو العنصر الهام لنمو العظام والصحة العامة، ولكن التعرض المفرط لهذه الأشعة يتسبب في:
- العديد من حروق الجلد.
- وإضعاف جهاز المناعة لدى الإنسان.
- الإصابة بسرطان الجلد.
- التهاب الكريات الضوئية المعروفة باسم قوس العين أو العمى الثلجي.
- تصلب الجلد وظهور التجاعيد
- إعتام عدسة العين الذي قد يؤدي إلا العمى.
- التقليل من معدل تكاثر العوالق المائية ويقلل نموها بنسبة من ٦% إلى ١٢%.
علاقة الأشعة فوق بنفسجية بثقب الأوزون
- من المثبت علمياً أن طبقة الأوزون هي المسؤولة عن حماية كوكب الأرض من الأشعة فوق البنفسجية.
- إلا أن هذه الطبقة تضررت مؤخراً فهي مشكلة عالمية لا تزال قيد الدراسة للبحث عن حلول تساهم في عدم توسيع ثقب الأوزون أكثر من هذا.
- وكل هذا من التلوث الأرضي والغازات والأبخرة الناتجة عن استهلاك البشر على كوكب الأرض.
كيفية الوقاية من الأشعة فوق البنفسجية
- إن التعرض للأشعة فوق البنفسجية لفترات طويلة دون حماية كافية يمكن أن يكون له عواقب صحية كبيرة.
- فعند التعرض لأشعة الشمس لبضع ساعات تقوم صبغة الميلانين بالتجمع في الجلد لامتصاص الأشعة فوق البنفسجية وتفريقها كحرارة.
- فلابد من استخدام واقي شمس للحماية من أشعة الشمس الضارة.
شاهد أيضًا: موضوع تعبير عن ظاهرة الشفق القطبي
ما هي ظاهرة الشفق القطبي
- هي ظاهرة طبيعية تسمى بالشفق القطبي والذي ينتج عن موجات لها طاقة عالية تنتقل عبر أقطاب الكوكب المغناطيسية، وتقوم بإثارة غازات الغلاف الجوي تتسبب في توهجها.
- حيث تصطدم فوتونات هذا الإشعاع عالي الطاقة بذرات الغازات في الغلاف الجوي، مما يسبب في إثارة الإلكترونات في الذرات، وعندما تتحرك الذرات إلى أسفل الغلاف الجوي يتم إطلاق الطاقة كضوء وعودة إلى حالة الاتزان.
- يوجد لهذه الأشعة فوق البنفسجية مزايا وأضرار فضلا عن ضررها فعندما يتعرض الإنسان له، فكل ذلك يؤثر بطريقة أو بأخرى على متوسط عمر الإنسان والذي من المتوقع أنه يقل بحوالي ثمانية أعوام.