Светолечение (видимое, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение). Ультрафиолетовое излучение: применение, польза и вред

Энергия Солнца представляет собой электромагнитные волны, которые подразделяются на несколько частей спектра:

• рентгеновские лучи - с самой короткой длиной волны (ниже 2 нм);
• длина волны ультрафиолетового излучения составляет от 2 до 400 нм;
• видимая часть света, которая улавливается глазом человека и животных (400-750 нм);
• теплое окислительное (свыше 750 нм).

Каждая часть находит свое применение и имеет большое значение в жизни планеты и всей ее биомассы. Мы же рассмотрим, что представляют собой лучи в диапазоне от 2 до 400 нм, где они используются и какую роль играют в жизни людей.

История открытия УФ-излучения

Первые упоминания относятся еще к XIII веку в описаниях философа из Индии. Он писал о невидимом глазу фиолетовом свете, который был им обнаружен. Однако технических возможностей того времени явно недоставало, чтобы подтвердить это экспериментально и изучить подробно.

Удалось же это пять веков спустя физику из Германии Риттеру. Именно он проводил опыты над хлоридом серебра по распаду его под воздействием электромагнитного излучения. Ученый увидел, что быстрее данный процесс идет не в той области света, которая была к тому времени уже открыта и называлась инфракрасной, а в противоположной. Выяснилось, что это новая область, до сих пор не исследованная.

Таким образом, в 1842 году было открыто ультрафиолетовое излучение, свойства и применение которого в последствии подверглись тщательному разбору и изучению со стороны разных ученых. Большой вклад в это внесли такие люди, как: Александр Беккерель, Варшавер, Данциг, Македонио Меллони, Франк, Парфенов, Галанин и другие.

Общая характеристика

Что же представляет собой применение которого на сегодняшний день столь широко в различных отраслях деятельности человека? Во-первых, следует обозначить, что появляется данный света только при очень высоких температурах от 1500 до 2000 0 С. Именно в таком интервале УФ достигает пика активности по воздействию.

По физической природе это электромагнитная волна, длина которой колеблется в довольно широких пределах - от 10 (иногда от 2) до 400 нм. Весь диапазон данного излучения условно делится на две области:

1. Ближний спектр. Доходит до Земли через атмосферу и озоновый слой от Солнца. Длина волны - 380-200 нм.
2. Далекий (вакуумный). Активно поглощается озоном, кислородом воздуха, компонентами атмосферы. Исследовать удается только специальными вакуумными устройствами, за что и получил свое название. Длина волны - 200-2 нм.

Существует своя классификация видов, которые имеет ультрафиолетовое излучение. Свойства и применение находит каждый из них.

1. Ближний.
2. Дальний.
3. Экстремальный.
4. Средний.
5. Вакуумный.
6. Длинноволновой черный свет (УФ-А).
7. Коротковолновой гермицидный (УФ-С).
8. Средневолновой УФ-В.

Длина волны ультрафиолетового излучения у каждого вида своя, но все они находятся в общих уже обозначенных ранее пределах.

Интересным является УФ-А, или, так называемый, черный свет. Дело в том, что данный спектр имеет длину волны от 400-315 нм. Это находится на границе с видимым светом, который человеческий глаз способен улавливать. Поэтому такое излучение, проходя через определенные предметы или ткани, способно переходить в область видимого фиолетового света, и люди различают его как черный, темно-синий или темно-фиолетовый оттенок.

Спектры, которые дают источники ультрафиолетового излучения, могут быть трех типов:

• линейчатые;
• непрерывные;
• молекулярные (полосные).

Первые характерны для атомов, ионов, газов. Вторая группа - для рекомбинационного, тормозного излучения. Источники третьего типа чаще всего встречаются при изучении разреженных молекулярных газов.

Источники ультрафиолетового излучения

Основные источники УФ-лучей делятся на три большие категории:

• естественные или природные;
• искусственные, созданные человеком;
• лазерные.

Первая группа включает в себя единственный вид концентратора и излучателя - Солнце. Именно небесное светило дает мощнейший заряд данного типа волн, которые способны проходить через и достигать поверхности Земли. Однако не всей своей массой. Учеными выдвигается теория о том, что жизнь на Земле зародилась только тогда, когда озоновый экран стал защищать ее от избыточного проникновения вредного в больших концентрациях УФ-излучения.

Именно в этот период стали способны существовать белковые молекулы, нуклеиновые кислоты и АТФ. До сегодняшнего дня слой озона вступает в тесное взаимодействие с основной массой УФ-А, УФ-В и УФ-С, обезвреживая их, и не давая пройти через себя. Поэтому защита от ультрафиолетового излучения всей планеты - исключительно его заслуга.

От чего зависит концентрация проникающего на Землю ультрафиолета? Есть несколько основных факторов:

• озоновые дыры;
• высота над уровнем моря;
• высота солнцестояния;
• атмосферное рассеивание;
• степень отражения лучей от земных природных поверхностей;
• состояние облачных паров.

Диапазон ультрафиолетового излучения, проникающего на Землю от Солнца, колеблется в пределах от 200 до 400 нм.

Следующие источники - это искусственные. К ним можно отнести все те приборы, устройства, технические средства, которые были сконструированы человеком для получения нужного спектра света с заданными параметрами длины волны. Это было сделано с целью получать ультрафиолетовое излучение, применение которого может быть крайне полезным в разных областях деятельности. К искусственным источникам относятся:

1. Эритемные лампы, обладающие способностью активизировать синтез витамина D в коже. Это предохраняет от заболеваний рахитом и лечит его.
2. Аппараты для соляриев, в которых люди получают не только красивый естественный загар, но и лечатся от заболеваний, возникающих при недостатке открытого солнечного света (так называемая, зимняя депрессия).
3. Лампы-аттрактанты, позволяющие бороться с насекомыми в условиях помещений безопасно для человека.
4. Ртутно-кварцевые устройства.
5. Эксилампа.
6. Люминесцентные устройства.
7. Ксеноновые лампы.
8. Газоразрядные устройства.
9. Высокотемпературная плазма.
10. Синхротронное излучение в ускорителях.

Еще один тип источников - лазеры. Их работа основана на генерации различных газов - как инертных, так и нет. Источниками могут быть:

• азот;
• аргон;
• неон;
• ксенон;
• органические сцинтилляторы;
• кристаллы.

Совсем недавно, около 4 лет назад, был изобретен лазер, работающий на свободных электронах. Длина ультрафиолетового излучения в нем равна той, которая наблюдается в условиях вакуума. Лазерные поставщики УФ используются в биотехнологических, микробиологических исследованиях, масс-спектрометрии и так далее.

Биологическое воздействие на организмы

Действие ультрафиолетового излучения на живых существ двояко. С одной стороны, при его недостатке могут возникать заболевания. Это выяснилось только в начале прошлого столетия. Искусственное облучение специальным УФ-А в необходимых нормах способно:

• активизировать работу иммунитета;
• вызвать образование важных сосудорасширяющих соединений (гистамин, например);
• укрепить кожно-мышечную систему;
• улучшить работу легких, повысить интенсивность газообмена;
• повлиять на скорость и качество метаболизма;
• повысить тонус организма, активизировав выработку гормонов;
• увеличить проницаемость стенок сосудов на коже.

Если УФ-А в достаточном количестве попадает в организм человека, то у него не возникает таких заболеваний, как зимняя депрессия или световое голодание, а также значительно снижается риск развития рахита.

Влияние ультрафиолетового излучения на организм бывает следующих типов:

• бактерицидное;
• противовоспалительное;
• регенерирующее;
• болеутоляющее.

Эти свойства во многом объясняют широкое применение УФ в медицинских учреждениях любого типа.

Однако, помимо перечисленных плюсов, есть и отрицательные стороны. Существует ряд заболеваний и недугов, которые можно приобрести, если не дополучать или, напротив, принимать в избыточном количестве рассматриваемые волны.

1. Рак кожи. Это самое опасное воздействие ультрафиолетового излучения. Меланома способна образоваться при избыточном влиянии волн от любого источника - как природного, так и созданного людьми. Это особенно касается любителей загара в солярии. Во всем необходима мера и осторожность.
2. Разрушительное действие на сетчатку глазных яблок. Другими словами, может развиться катаракта, птеригиум или ожег оболочки. Вредное избыточное воздействие УФ на глаза было доказано учеными уже давно и подтверждено экспериментальными данными. Поэтому при работе с такими источниками следует соблюдать На улице оградить себя можно при помощи темных очков. Однако в этом случае следует опасаться подделок, ведь если стекла не снабжены УФ-отталкивающими фильтрами, то разрушающее действие будет еще сильнее.
3. Ожоги на коже. В летнее время их можно заработать, если долгое время неконтролируемо подвергать себя воздействию УФ. Зимой же можно получить их из-за особенности снега отражать практически полностью данные волны. Поэтому облучение происходит и со стороны Солнца, и со стороны снега.
4. Старение. Если люди долгое время находятся под воздействием УФ, то у них начинают очень рано проявляться признаки старения кожи: вялость, морщины, дряблость. Это происходит от того, что защитные барьерные функции покровов ослабевают и нарушаются.
5. Воздействие с последствиями во времени. Заключаются в проявлениях негативных воздействий не в молодом возрасте, а ближе к старости.

Все эти результаты являются последствиями нарушения дозировок УФ, т.е. они возникают, когда использование ультрафиолетового излучения проводится нерационально, неправильно, и без соблюдения мер безопасности.

Ультрафиолетовое излучение: применение

Основные области использования отталкиваются от свойств вещества. Это справедливо и для спектральных волновых излучений. Так, главными характеристиками УФ, на которых базируется его применение, являются:

• химическая активность высокого уровня;
• бактерицидное воздействие на организмы;
• способность вызывать свечение различных веществ разными оттенками, видимыми глазом человека (люминесценция).

Это позволяет широко использовать ультрафиолетовое излучение. Применение возможно в:

• спектрометрических анализах;
• астрономических исследованиях;
• медицине;
• стерилизации;
• обеззараживании питьевой воды;
• фотолитографии;
• аналитическом исследовании минералов;
• УФ-фильтрах;
• для ловли насекомых;
• для избавления от бактерий и вирусов.

Каждая из перечисленных областей использует определенный тип УФ со своим спектром и длиной волны. В последнее время данный тип излучения активно используется в физических и химических исследованиях (установление электронной конфигурации атомов, кристаллической структуры молекул и различных соединений, работа с ионами, анализ физических превращений на различных космических объектах).

Есть еще одна особенность воздействия УФ на вещества. Некоторые полимерные материалы способны разлагаться под воздействием интенсивного постоянного источника данных волн. Например, такие, как:

• полиэтилен любого давления;
• полипропилен;
• полиметилметакрилат или органическое стекло.

В чем выражается воздействие? Изделия из перечисленных материалов теряют окраску, трескаются, тускнеют и, в конечном итоге, разрушаются. Поэтому их принято называть чувствительными полимерами. Эту особенность деградации углеродной цепи при условиях солнечной освещенности активно используют в нанотехнологиях, рентгенолитографии, трансплантологии и прочих областях. Делается это в основном для сглаживания шероховатостей поверхности изделий.

Спектрометрия - основная область аналитической химии, которая специализируется на идентификации соединений и их состава по способности поглощать УФ-свет определенной длины волны. Получается, что спектры уникальны для каждого вещества, поэтому можно их классифицировать по результатам спектрометрии.

Также применение ультрафиолетового бактерицидного излучения осуществляется для привлечения и уничтожения насекомых. Действие основано на способности глаза насекомого улавливать невидимые человеку коротковолновые спектры. Поэтому животные летят на источник, где и подвергаются уничтожению.

Использование в соляриях - специальных установках вертикального и горизонтального типа, в которых человеческое тело подвергается воздействию УФ-А. Делается это для активизации выработки в коже меланина, придающего ей более темный цвет, гладкость. Кроме того, при этом подсушиваются воспаления и уничтожаются вредные бактерии на поверхности покровов. Особое внимание следует уделять защите глаз, чувствительных зон.

Медицинская область

Применение ультрафиолетового излучения в медицине основано также на его способностях уничтожать невидимые глазу живые организмы - бактерии и вирусы, и на особенностях, происходящих в организме во время грамотного освещения искусственным или естественным облучением.

Основные показания к лечению УФ можно обозначить в нескольких пунктах:

1. Все виды воспалительных процессов, ран открытого типа, нагноений и открытых швов.
2. При травмах тканей, костей.
3. При ожогах, обморожениях и кожных заболеваниях.
4. При респираторных недугах, туберкулезе, бронхиальной астме.
5. При возникновении и развитии различных видов инфекционных заболеваний.
6. При недугах, сопровождающихся сильными болевыми ощущениями, невралгии.
7. Заболевания горла и носовой полости.
8. Рахиты и трофическая
9. Стоматологические заболевания.
10. Регуляция давления кровяного русла, нормализация работы сердца.
11. Развитие раковых опухолей.
12. Атеросклероз, почечная недостаточность и некоторые другие состояния.

Все эти заболевания могут иметь весьма серьезные последствия для организма. Поэтому лечение и профилактика использованием УФ - это настоящее медицинское открытие, спасающее тысячи и миллионы людских жизней, сохраняющее и возвращающее им здоровье.

Еще один вариант использования УФ с медицинской и биологической точки зрения - это обеззараживание помещений, стерилизация рабочих поверхностей и инструментов. Действие основано на способности УФ угнетать развитие и репликацию молекул ДНК, что приводит к их вымиранию. Бактерии, грибки, простейшие и вирусы гибнут.

Основной проблемой при использовании такого излучения для стерилизации и обеззараживания помещения является область освещения. Ведь организмы уничтожаются только при непосредственном воздействии прямых волн. Все, что остается за пределами, продолжает свое существование.

Аналитическая работа с минералами

Способность вызывать у веществ люминесценцию позволяет применять УФ для анализа качественного состава минералов и ценных горных пород. В этом плане очень интересными бывают драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни. Каких только оттенков они не дают при облучении их катодными волнами! Очень интересно об этом писал Малахов, знаменитый геолог. В его труде рассказывается о наблюдениях за свечением цветовой палитры, которое способны давать минералы в разных источниках облучения.

Так, например, топаз, который в видимом спектре имеет красивый насыщенный голубой цвет, при облучении высвечивается ярко-зеленым, а изумруд - красным. Жемчуг вообще не может дать какой-то определенный цвет и переливается многоцветьем. Зрелище в результате получается просто фантастическое.

Если в состав исследуемой породы входят примеси урана, то высвечивание покажет зеленый цвет. Примеси мелита дают синий, а морганита - сиреневый или бледно-фиолетовый оттенок.

Использование в фильтрах

Для использования в фильтрах также применяется ультрафиолетовое бактерицидное излучение. Типы таких структур могут быть разные:

• твердые;
• газообразные;
• жидкие.

Основное применение такие устройства находят в химической отрасли, в частности, в хроматографии. С их помощью можно провести качественный анализ состава вещества и идентифицировать его по принадлежности к тому или иному классу органических соединений.

Обработка питьевой воды

Обеззараживание ультрафиолетовым излучением питьевой воды является одним из самых современных и качественных методов ее очистки от биологических примесей. Преимущества этого метода следующие:

• надежность;
• эффективность;
• отсутствие посторонних продуктов в воде;
• безопасность;
• экономичность;
• сохранение органолептических свойств воды.

Именно поэтому на сегодняшний день такая методика обеззараживания идет в ногу с традиционным хлорированием. Действие основано на тех же особенностях - разрушение ДНК вредоносных живых организмов в составе воды. Используют УФ с длиной волны около 260 нм.

Помимо прямого воздействия на вредителей, ультрафиолет используется также для разрушения остатков химических соединений, которые применяются для смягчения, очищения воды: таких, как, например, хлор или хлорамин.

Лампа черного света

Такие устройства снабжены специальными излучателями, способными давать волны большой длинны, близкой к видимому. Однако они все равно остаются неразличимы для человеческого глаза. Используются такие лампы в качестве устройств, читающих тайные знаки из УФ: например, в паспортах, документах, денежных купюрах и так далее. То есть, такие метки могут быть различимы только под действием определенного спектра. Таким образом построен принцип работы детекторов валюты, устройств для проверки натуральности денежных купюр.

Реставрация и определение подлинности картины

И в этой области находит применение УФ. Каждый художник использовал белила, содержащие в каждый эпохальный промежуток времени разные тяжелые металлы. Благодаря облучению возможно получение так называемых подмалевков, которые дают информацию о подлинности картины, а также о специфической технике, манере письма каждого художника.

Кроме того, лаковая пленка на поверхности изделий относится к чувствительным полимерам. Поэтому она способна стареть под воздействием света. Это позволяет определять возраст композиций и шедевров художественного мира.

Влияние света солнца на человека трудно переоценить – под его действием в организме запускаются важнейшие физиологические и биохимические процессы. Солнечный спектр делится на инфракрасную и видимую части, а также на наиболее биологически активную ультрафиолетовую часть, которая оказывает большое влияние на все живые организмы на нашей планете. Ультрафиолетовое излучение – это невоспринимаемое человеческим глазом коротковолновая часть солнечного спектра, обладающая электромагнитным характером и фотохимической активностью .

Благодаря своим свойствам ультрафиолет успешно применяют в различных областях человеческой жизни. Широкое использование УФ-излучение получило в медицине, поскольку оно способно менять химическую структуру клеток и тканей, оказывая различное воздействие на человека.

Диапазон длин волн ультрафиолетового излучения

Основной источник УФ-излучения – солнце . Доля ультрафиолета в общем потоке солнечного света непостоянна. Она зависит от:

• времени суток;
• времени года;
• солнечной активности;
• географической широты;
• состояния атмосферы.

Несмотря на то, что небесное светило находится далеко от нас и его активность не всегда одинакова, до поверхности Земли доходит достаточное количество ультрафиолета. Но и это только его малая длинноволновая часть. Короткие волны поглощаются атмосферой на расстоянии около 50 км до поверхности нашей планеты.

Ультрафиолетовый диапазон спектра, который доходит до земной поверхности, условно делят по длине волны на:

• дальний (400 – 315 нм) – лучи УФ – А;
• средний (315 – 280 нм) – лучи УФ – В;
• ближний (280 – 100 нм) – лучи УФ – С.

Действие каждого УФ-диапазона на человеческий организм различно: чем меньше длина волны, тем глубже она проникает через кожные покровы . Этим законом и определяется положительное или негативное влияние ультрафиолетового излучения на организм человека.

УФ-излучение ближнего диапазона наиболее неблагоприятно сказывается на здоровье и несет в себе угрозу возникновения тяжелых заболеваний.

Лучи УФ — С должны рассеиваться в озоновом слое, но из-за плохой экологии доходят до поверхности земли. Ультрафиолетовые лучи диапазона А и В менее опасны, при строгом дозировании, излучение дальнего и среднего диапазона благоприятно воздействует на человеческий организм.

Искусственные источники ультрафиолетового излучения

Наиболее значимыми источниками УФ-волн, влияющими на организм человека, являются:

• бактерицидные лампы – источники волн УФ – С, используются для обеззараживания воды, воздуха или других объектов внешней среды;
• дуга промышленной сварки – источники всех волн диапазона солнечного спектра;
• эритемные люминесцентные лампы – источники УФ-волн диапазона А и В, применяющиеся для терапевтических целей и в соляриях;
• промышленные лампы – мощные источники ультрафиолетовых волн, использующиеся в производственных процессах для закрепления красок, чернил или отвердевания полимеров.

Характеристиками любой УФ-лампы являются мощность ее излучения, диапазон спектра волн, тип стекла, срок эксплуатации . От этих параметров зависит, насколько лампа будет полезна или вредна для человека.

Перед облучением ультрафиолетовыми волнами от искусственных источников для лечения или профилактики болезней следует проконсультироваться со специалистом для подбора необходимой и достаточной эритемной дозы, являющейся индивидуальной для каждого человека с учетом типа его кожи, возраста, имеющихся заболеваний.

Следует понимать, что ультрафиолет – это электромагнитное излучение, которое оказывает не только положительное влияние на организм человека.

Бактерицидная ультрафиолетовая лампа, применяемая для загара, принесет существенный вред, а не пользу для организма . Использовать искусственные источники УФ-излучения должен только профессионал, хорошо разбирающийся во всех нюансах подобных приборов.

Положительное влияние УФ-излучения на организм человека

Ультрафиолетовое излучение широко применяется в области современной медицины. И это не удивительно, ведь УФ-лучи производят болеутоляющий, успокаивающий, антирахитический и антиспастический эффекты . Под их влиянием происходит:

• формирование витамина D, необходимого для усвоения кальция, развития и укрепления костной ткани;
• понижение возбудимости нервных окончаний;
• повышение обмена веществ, поскольку вызывает активизацию ферментов;
• расширение сосудов и улучшение циркуляции крови;
• стимулирование выработки эндорфинов – «гормонов счастья»;
• увеличение скорости регенеративных процессов.

Благоприятное влияние ультрафиолетовых волн на организм человека выражается также в изменении его иммунобиологической реактивности – способности организма проявлять защитные функции в отношении возбудителей различных заболеваний. Строго дозированное ультрафиолетовое облучение стимулирует выработку антител, благодаря чему повышается сопротивляемость человеческого организма к инфекциям.

Воздействие УФ-лучей на кожу вызывает реакцию – эритему (покраснение) . Происходит расширение сосудов, выражающееся гиперемией и отечностью. Образующиеся в коже продукты распада (гистамин и витамин D), поступают в кровь, что и вызывает общие изменения в организме при облучении УФ-волнами.

Степень развития эритемы зависит от:

• величины дозы ультрафиолета;
• диапазона ультрафиолетовых лучей;
• индивидуальной чувствительности.

При избыточном УФ-облучении пораженный участок кожи очень болезнен и отечен, возникает ожог с появлением волдыря и дальнейшим схождением эпителия.

Но ожоги кожных покровов – это далеко не самые серьезные последствия длительного воздействия ультрафиолетового излучения на человека. Неразумное использование УФ-лучей вызывает патологические изменения в организме.

Негативное влияние УФ-излучения на человека

Несмотря на важную роль в медицине, вред ультрафиолета на здоровье превосходит пользу . Большинство людей не способны точно контролировать лечебную дозу ультрафиолета и прибегать своевременно к методам защиты, поэтому нередко происходит его передозировка, отчего возникают следующие явления:

• появляются головные боли;
• температура тела повышается;
• быстрая утомляемость, апатия;
• нарушение памяти;
• учащенное сердцебиение ;
• снижение аппетита и тошнота.

Чрезмерный загар поражает кожные покровы, глаза и иммунную (защитную) систему. Ощущаемые и видимые последствия избыточного УФ-облучения (ожоги кожи и слизистой оболочки глаз, дерматиты и аллергические реакции) проходят в течение нескольких дней. Ультрафиолетовая радиация накапливается в течение длительного времени и вызывает весьма серьезные заболевания.

Влияние ультрафиолета на кожу

Красивый ровный загар – мечта каждого человека, особенно представительниц слабого пола. Но следует понимать, что клетки кожи темнеют под воздействием выделяющегося в них красящегося пигмента — меланина с целью защиты от дальнейшего облучения ультрафиолетом. Поэтому загар – это защитная реакция нашей кожи на повреждение ее клеток ультрафиолетовыми лучами . Но он не предохраняет кожные покровы от более серьезного влияния УФ-излучения:

1. Фотосенсибилизация – повышенная восприимчивость к ультрафиолету. Даже небольшая его доза вызывает сильное жжение, зуд и солнечный ожог кожных покровов. Часто это связано с использованием медикаментозных препаратов или употреблением косметических средств или некоторых продуктов питания.
2. Фотостарение. УФ-лучи спектра А проникают в глубокие слои кожи, повреждают структуру соединительной ткани, что приводит к разрушению коллагена, потере эластичности, к ранним морщинам.
3. Меланома – рак кожи . Заболевание развивается после частых и длительных пребываний на солнце. Под действием избыточной дозы ультрафиолета происходит появление злокачественных образований на коже или перерождение старых родинок в раковую опухоль.
4. Базальноклеточная и чешуйчатая карцинома – немеланомное раковое образование кожи, не приводит к летальному исходу, но требует удаления пораженных участков хирургическим путем. Замечено, что заболевание намного чаще возникает у людей, длительно работающих под открытым солнцем.

Любой дерматит или явления сенсибилизации кожных покровов под воздействием ультрафиолета являются провоцирующими факторами для развития онкологических заболеваний кожи.

Влияние УФ-волн на глаза

Ультрафиолетовые лучи, в зависимости от глубины проникновения, могут негативно отражаться и на состоянии глаз человека:

1. Фотоофтальмия и электроофтальмия. Выражается в покраснении и опухании слизистой оболочки глаз, слезотечении, светобоязни. Возникает при несоблюдении правил техники безопасности при работе со сварочным оборудованием или у людей, находящихся при ярком солнечном свете на покрытом снегом пространстве (снежная слепота).
2. Разрастание конъюнктивы глаза (птеригиум).
3. Катаракта (помутнение хрусталика глаза) — заболевание, возникающее в различной степени у преобладающего большинства людей к старости. Ее развитие связано с воздействием ультрафиолетового излучения на глаза, накапливающееся в течение жизни.

Избыток УФ-лучей может привести к различным формам раковых заболеваний глаз и век.

Влияние ультрафиолета на иммунную систему

Если дозированное применение УФ-излучения способствует повышению защитных сил организма, то избыточное воздействие ультрафиолета угнетает иммунную систему . Это было доказано в научных исследованиях ученых США на вирусе герпеса. Радиация ультрафиолета меняет активность клеток, отвечающих за иммунитет в организме, они не могут сдерживать размножение вирусов или бактерий, раковых клеток.

Основные меры безопасности и защиты от воздействия ультрафиолетового излучения

Чтобы избежать негативных последствий влияния УФ-лучей на кожные покровы, глаза и здоровье, каждому человеку необходима защита от ультрафиолетового излучения. При вынужденном длительном нахождении на солнце или на рабочем месте, подвергающемуся воздействию высоких доз ультрафиолетовых лучей, обязательно нужно выяснить в норме ли индекс УФ-излучения . На предприятиях для этого используется прибор под названием радиометр.

При подсчете индекса на метеорологических станциях учитывается:

• длина волн ультрафиолетового диапазона;
• концентрация озонового слоя;
• активность солнца и другие показатели.

УФ-индекс – это индикатор потенциального риска для организма человека в результате влияния на него дозы ультрафиолета. Значение индекса оценивается по шкале от 1 до 11+. Нормой УФ-индекса считается показатель не более 2 единиц.

При высоких значениях индекса (6 – 11+) повышается риск неблагоприятного воздействия на глаза и кожу человека, поэтому необходимо применять защитные меры.

1. Использовать солнцезащитные очки (специальные маски для сварщиков).
2. Под открытым солнцем следует обязательно носить головной убор (при очень высоком индексе – широкополую шляпу).
3. Носить одежду, закрывающую руки и ноги.
4. На непокрытые одеждой участки тела наносить солнцезащитный крем с фактором защиты не менее 30 .
5. Избегать нахождения на открытом, не защищенном от попадания солнечных лучей, пространстве в период с полудня до 16 часов.

Выполнение несложных правил безопасности позволит снизить вредность УФ-облучения для человека и избежать возникновения болезней, связанных с неблагоприятным влиянием ультрафиолета на его организм.

Кому облучение ультрафиолетом противопоказано

Следует быть острожными с воздействием ультрафиолетового излучения следующим категориям людей:

• с очень светлой и чувствительной кожей и альбиносам;
• детям и подросткам;
• тем, кто имеет много родимых пятен или невусов;
• страдающим системными или гинекологическими заболеваниями ;
• тем, у кого среди близких родственников наблюдались онкологические заболевания кожи;
• принимающим длительно некоторые лекарственные препараты (необходима консультация врача).

УФ-излучение таким людям противопоказано даже в малых дозах, степень защиты от солнечного света должна быть максимальной.

Влияние ультрафиолетового излучения на человеческий организм и его здоровье нельзя однозначно назвать положительным или отрицательным. Слишком много факторов следует учитывать при его воздействии на человека в разных условиях внешней среды и при излучении от различных источников. Главное, запомнить правило: любое воздействие ультрафиолета на человека должно быть минимальным до консультации со специалистом и строго дозировано согласно рекомендациям врача после осмотра и обследования.

Содержащиеся в атмосфере Земли кислород, солнечные лучи и вода являются основными условиями способствующими продолжению жизни на планете. Исследователями давно доказано, что интенсивность и спектр солнечной радиации в вакууме, существующем в космосе, остается неизменным.

На Земле же интенсивность ее воздействия, которую мы называем ультрафиолетовым излучением, зависит от множества факторов. В их числе: время года, географическое расположение местности над уровнем моря, толщина озонового слоя, облачность, а также уровень концентрации промышленных и естественных примесей в воздушных массах.

Ультрафиолетовые лучи

Солнечный свет доходит до нас в двух диапазонах. Человеческий глаз способен различить только один из них. В невидимом для людей спектре и находятся ультрафиолетовые лучи. Что они представляют собой? Это не что иное, как электромагнитные волны. Длина ультрафиолетового излучения находится в диапазоне от 7 до 14 нм. Такие волны несут на нашу планету огромнейшие потоки тепловой энергии, из-за чего их нередко называют тепловыми.

Под ультрафиолетовым излучением принято понимать обширный спектр, состоящий из электромагнитных волн с диапазоном, условно разделенным на дальние и ближние лучи. Первые из них считаются вакуумными. Их полностью поглощают верхние слои атмосферы. В условиях Земли их генерирование возможно только в условиях вакуумных камер.

Что касается ближних ультрафиолетовых лучей, их делят на три подгруппы, классифицируя по диапазонам на:

Длинные, находящиеся в пределах от 400 до 315 нанометров;

Средние - от 315 до 280 нанометров;

Короткие - от 280 до 100 нанометров.

Измерительные приборы

Как человек определяет ультрафиолетовое излучение? На сегодняшний день существует множество специальных устройств, разработанных не только для профессионального, но и для бытового применения. С их помощью измеряется интенсивность и частота, а также величина полученной дозы УФ-лучей. Результаты позволяют оценить их возможный вред для организма.

Источники ультрафиолета

Основным «поставщиком» УФ-лучей на нашей планете является, разумеется, Солнце. Однако на сегодняшний день человеком изобретены и искусственные источники ультрафиолета, которыми являются специальные ламповые приборы. Среди них:

Ртутно-кварцевая лампа высокого давления, способная работать в общем диапазоне от 100 до 400 нм;

Люминисцентная витальная лампа, генерирующая волны длиной от 280 до 380 нм, максимальный пик ее излучения находится между значениями 310 и 320 нм;

Безозоннные и озонные бактерицидные лампы, вырабатывающие ультрафиолетовые лучи, 80% которых составляет в длину 185 нм.

Польза УФ-лучей

Аналогично естественному ультрафиолетовому излучению, идущему от Солнца, свет, вырабатываемый специальными приборами, воздействует на клетки растений и живых организмов, изменяя их химическую структуру. Сегодня исследователям известны лишь некоторые разновидности бактерий, способные существовать без этих лучей. Остальные же организмы, попав в условия, где отсутствует ультрафиолетовое излучение, непременно погибнут.

УФ-лучи способны оказать значимое влияние на происходящие метаболические процессы. Они повышают синтез серотонина и мелатонина, что оказывает положительное влияние на работу центральной нервной, а также эндокринной системы. Под действием ультрафиолетового света активизируется выработка витамина D. А это главный компонент, способствующий усвоению кальция и препятствующий развитию остеопороза и рахита.

Вред УФ-лучей

Губительное для живых организмов жесткое ультрафиолетовое излучение не пропускают на Землю озоновые слои, находящиеся в стратосфере. Однако лучи, находящиеся в среднем диапазоне, доходящие до поверхности нашей планеты, способны вызвать:

Ультрафиолетовую эритему - сильный ожог кожи;

Катаракту - помутнение хрусталика глаза, которое приводит к слепоте;

Меланому - рак кожи.

Кроме этого, ультрафиолетовые лучи способны оказать мутагенное действие, вызвать сбои в работе иммунных сил, что становится причиной возникновения онкологических патологий.

Поражение кожи

Ультрафиолетовые лучи порой вызывают:

1. Острые повреждения кожи. Их возникновению способствуют высокие дозы солнечной радиации, содержащие лучи среднего диапазона. Они воздействуют на кожу в течение короткого времени, вызывая при этом эритему и острый фотодерматоз.
2. Отсроченное повреждение кожи. Оно возникает после длительного облучения длинноволновыми УФ-лучами. Это хронические фотодерматиты, солнечная геродермия, фотостарение кожи, возникновение новообразований, ультрафиолетовый мутагенез, базальноклеточный и плоскоклеточный рак кожи. В этом списке находится и герпес.

Как острые, так и отсроченные повреждения порой получают при чрезмерных увлечениях искусственными солнечными ваннами, а также при посещениях тех соляриев, которые используют несертифицированное оборудование или где не проводятся мероприятия по калибровке УФ-ламп.

Защита кожи

Человеческое тело, при ограниченном количестве любых солнечных ванн, способно справиться с ультрафиолетовым излучением самостоятельно. Дело в том, что свыше 20 % таких лучей может задержать здоровый эпидермис. На сегодняшний день защита от ультрафиолета, чтобы избежать возникновения злокачественных образований, потребует:

Ограничения времени пребывания на солнце, что особенно актуально в летние полуденные часы;

Ношение легкой, но в то же время закрытой одежды;

Подбор эффективных солнцезащитных кремов.

Использование бактерицидных свойств ультрафиолета

УФ-лучи способны убить грибок, а также другие микробы, которые находятся на предметах, поверхности стен, пола, потолков и в воздухе. В медицине широко используются эти бактерицидные свойства ультрафиолетового излучения, и применение им находится соответствующее. Специальные лампы, вырабатывающие УФ-лучи, обеспечивают стерильность хирургических и манипуляционных помещений. Однако ультрафиолетовое бактерицидное излучение используется медиками не только в целях борьбы с различными внутрибольничными инфекциями, но и как один из методов устранения многих заболеваний.

Светолечение

Применение ультрафиолетового излучения в медицине представляет собой один из методов избавления от различных заболеваний. В процессе такого лечения производится дозированное воздействие УФ-лучей на организм пациента. При этом применение ультрафиолетового излучения в медицине для этих целей становится возможным благодаря использованию специальных ламп фототерапии.

Подобная процедура проводится для устранения заболеваний кожи, суставов, органов дыхания, периферической нервной системы, женских половых органов. Назначается ультрафиолет для ускорения процесса заживления ран и для профилактики рахита.

Особенно эффективно применение ультрафиолетового излучения в терапии псориаза, экземы, витилиго, некоторых видов дерматита, пруриго, порфирии, прурита. Стоит отметить, что такая процедура не требует анестезии и не вызывает у больного неприятных ощущений.

Применение лампы, производящей ультрафиолет, позволяет получить хороший результат при лечении больных, прошедших тяжелые гнойные операции. В этом случае пациентам также помогает бактерицидное свойство этих волн.

Применение УФ-лучей в косметологии

Инфракрасные волны активно используются и в сфере поддержания красоты и здоровья человека. Так, применение ультрафиолетового бактерицидного излучения необходимо для обеспечения стерильности различных помещений и приборов. Например, это может быть профилактика инфицирования маникюрных инструментов.

Применение ультрафиолетового излучения в косметологии - это, конечно же, солярий. В нем с помощью специальных ламп клиенты могут получить загар. Он прекрасно защищает кожу от возможных последующих ожогов солнца. Именно поэтому косметологи рекомендуют перед поездкой в жаркие страны или на море пройти несколько сеансов в солярии.

Необходимы в косметологии и специальные УФ-лампы. Благодаря им происходит быстрая полимеризация особого геля, используемого для маникюра.

Определение электронных структур предметов

Находит свое применение ультрафиолетовое излучение и в физических исследованиях. С его помощью определяют спектры отражения, поглощения и испускания в УФ-области. Это позволяет уточнить электронную структуру ионов, атомов, молекул и твердых тел.

УФ-спектры звезд, Солнца и других планет несут в себе информацию о тех физических процессах, которые происходят в горячих областях исследуемых космических объектов.

Очистка воды

Где еще используются УФ-лучи? Находит свое применение ультрафиолетовое бактерицидное излучение для обеззараживания питьевой воды. И если ранее с этой целью использовался хлор, то на сегодняшний день уже достаточно хорошо изучено его негативное влияние на организм. Так, пары этого вещества способны вызвать отравление. Попадание в организм самого хлора провоцирует возникновение онкологических заболеваний. Именно поэтому для обеззараживания воды в частных домах все чаще стали применяться ультрафиолетовые лампы.

Применяются УФ-лучи и в бассейнах. Ультрафиолетовые излучатели для устранения бактерий используют в пищевой, химической и фармакологической промышленности. Этим сферам также нужна чистая вода.

Обеззараживание воздуха

Где еще человек использует УФ-лучи? Применение ультрафиолетового излучения для обеззараживания воздуха также становится все более распространенным в последнее время. Рециркуляторы и излучатели устанавливаются в местах массового скопления людей, таких, как супермаркеты, аэропорты и вокзалы. Использование УФИ, воздействующего на микроорганизмы, позволяет провести обеззараживание среды их обитания в самой высокой степени, вплоть до 99,9 %.

Бытовое применение

Кварцевые лампы, создающие УФ-лучи, уже на протяжении многих лет дезинфицируют и очищают воздух в поликлиниках и больницах. Однако в последнее время все чаще находит свое применение ультрафиолетовое излучение в быту. Оно весьма эффективно для ликвидации органических загрязнителей, например, грибка и плесени, вирусов, дрожжей и бактерий. Эти микроорганизмы особенно быстро распространяются в тех помещениях, где люди по различным причинам надолго плотно закрывают окна и двери.

Использование бактерицидного облучателя в бытовых условиях становится целесообразным при малой площади жилья и большой семье, в которой есть маленькие дети и домашние питомцы. Лампа с УФ-излучением позволит периодически дезинфицировать комнаты, сводя к минимуму риск возникновения и дальнейшей передачи заболеваний.

Используются подобные приборы и туберкулезниками. Ведь такие больные не всегда проходят лечение в стационаре. Находясь дома, им требуется обеззараживать свое жилище, применяя в том числе и ультрафиолетовое излучение.

Применение в криминалистике

Учеными разработана технология, позволяющая обнаружить минимальные дозы взрывчатых веществ. Для этого используется прибор, в котором производится ультрафиолетовое излучение. Такое устройство способно определить наличие опасных элементов в воздухе и в воде, на ткани, а также на коже подозреваемого в преступлении.

Также находит свое применение ультрафиолетовое и инфракрасное излучение при макросъемке объектов с невидимыми и маловидимыми следами совершенного правонарушения. Это позволяет криминалистам изучить документы и следы выстрела, тексты, подвергшиеся изменениям в результате их залития кровью, чернилами и т.д.

Другие применения УФ-лучей

Ультрафиолетовое излучение используется:

В шоу-бизнесе для создания световых эффектов и освещения;

В детекторах валют;

В полиграфии;

В животноводстве и сельском хозяйстве;

Для ловли насекомых;

В реставрации;

Для проведения хроматографического анализа.

Свет это совокупность электромагнитных волн различной длины. Диапазон длин волн видимого света – от 0,4 до 0,75 мкм. К нему примыкают области невидимого света –ультрафиолетовая илиУФ-излучение (от 0,4 до 0,1 мкм) иинфракрасная илиИК-излучение (от 0,75 до 750 мкм).

Видимый свет доносит до нас большую часть информации из внешнего мира. Помимо зрительного восприятия, свет можно обнаружить по его тепловому эффекту, по его электрическому действию или по вызываемой им химической реакции. Восприятие света сетчаткой глаза является одним из примеров его фотохимического действия. В зрительном восприятии определенной длине волны света сопутствует определенный цвет. Так излучение с длиной волны 0,48-0,5 мкм будет голубым; 0,56-0,59 - желтым; 0,62-0,75 красным. Естественный белый свет, есть совокупность волн различной длины, распространяющихся одновременно. Его можно разложить на составляющие и выцедить их с помощью спектральных приборов (призм ,дифракционных решеток ,светофильтров ).

Как и всякая волна, свет несет с собой энергию, которая зависит от длины волны (или частоты) излучения.

Ультрафиолетовое излучение, как более коротковолновое, характеризуется большей энергией и более сильным взаимодействием с веществом, чем объясняется широкое его использование в практике. Например, излучение ультрафиолетом может инициировать или усиливать многие химические реакции. Существенно влияние ультрафиолета на биологические объекты, например, его бактерицидное действие.

Следует помнить, что ультрафиолетовое излучение очень сильно поглощается большинством веществ, что не позволяет применить при работе с ним обычную стеклянную оптику. До 0,18 мкм используют кварц, фтористый литий, до 0,12 мкм – флюорит; для еще более коротких волн приходится применять отражательную оптику.

Еще более широко в технике используют длинноволновую часть спектра – инфракрасное излучение. Отметить здесь приборы ночного видения, ИК-спектроскопию, тепловую обработку материалов, лазерную технику, измерение на расстоянии температуры предметов.

Тепловое излучение – электромагнитное излучение, испускаемое веществом и возникающее за счет его внутренней энергии. Тепловое излучение имеет сплошной спектр, положение максимума которого зависит от температуры вещества. С ее повышением возрастает общая энергия испускаемого теплового излучения, а максимум перемещается в область малых длин волн.

Применение: системы тепловидения. Тепловидение – это получение видимого изображения тел по их тепловому (инфракрасному) излучению, собственному или отраженному; используется для определения формы и местоположения объектов, находящихся в темноте или в оптически непрозрачных средах. Эти системы применяются для диагностики в медицине, в навигации, геологической разведке, дефектоскопии и т. д. Приемники оптического излучения – устройства, в которых инфракрасное излучение от объекта преобразуется в видимое излучение, например фотоэлементы, ФЭУ, фоторезисторы и т. д. .

Рис. 12.2. Фотоэлектронный умножитель:

1 – фото катод;2 – экран;3-10 – катоды;А – анод;

Интересное свойство ИК-лучей обнаружил недавно польские ученые: прямое облучение стальных изделий светом инфракрасных ламп сдерживает процессы коррозии не только в условиях обычного хранения, но и при повышении влажности и содержания сернистых газов.

Существует так же способ определения экспозиции засветки фоторезисторов на основе диасоединений и азидов в процессе фотолитографии. С целью улучшения воспроизводимости и увеличения выхода годных приборов, полупроводниковый эпитаксиальный материал с нанесеным на него фоторезистом облучают ультрафиолетовым или видимым светом, причем экспозицию определяют по времени исчезновения полосы поглощения пленки фоторезиста в области 2000-2500 см. в минус первой степени. Здесь облучают коротковолновым светом, а изменение свойств регистрируют по поглощению в инфракрасной области - 2000 см. в минус первой степени соответствуют длине волны 3,07 мкм.

Световое излучение может передавать свою энергию телу не только нагревая его или возбуждая его атомы, но и в виде механического давления. Световое давление проявляется в том, что на освещаемую поверхность тела в направлении распространения света действует распределенная сила, пропорциональная плотности световой энергии и зависящая от оптических свойств поверхности. Световое давление на полностью отражающую зеркальную поверхность вдвое больше, чем на полностью поглощающую при прочих равных условиях.

Объяснить это явление можно как с волновой, так и с корпускулярной точек зрения на природу света. В первом случае это результат взаимодействия электрического тока, наведенного в теле электрическим полем световой волны, с ее магнитным полем по закону Ампера. Во втором – результат передачи импульса фотонов поглощающей или отражающей стенке.

Величина светового давления мала. Так, яркий солнечный свет давит на 1 кв.м. черной поверхности с силой всего лишь 0,4 мГ. Однако простота управления световым потоком, "оксеонтактность" воздействия и "избирательность" светового давления в отношении тел с различными поглощающими и отражающими свойствами позволяют с успехом использовать это явление в изобретательстве (например, фотонная ракета).

Так же световое давление используется в микроскопах для уравновешивания малых изменений массы или силы. Измерительное фотоэлектрическое устройство определяет, какая величина светового потока, а, следовательно, и светового давления, потребовалась для компенсации изменения массы образца и восстановления равновесия системы.

Применение светового давления:

Способ перекачки газов или паров из сосуда в сосуд путем создания перепада давления на разделяющей оба сосуда перегородке, имеющей отверстие, с целью повышения эффективности откачки, на отверстие в перегородке фокусируют световой пучок, излучаемый, например, лазером;

Способ по п.1 отличающийся тем, что с целью осуществления избирательной откачки газов или паров и, в частности, с целью разделения изотопных смесей газов или паров, ширину спектра излучения избирают меньше частотного разноса центров линий поглощения соседних с них компонентов, при этом частоту излучателя настраивают на центр линии поглощения откачиваемого компонента.