موضوع مقاله: فرابنفش | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # فرابنفش | مقدمه: فرابنفش یا به اختصار UV، موجی است در گستره امواج الکترومغناطیسی با طول موجی در محدوده ۱۰۰ تا ۴۰۰ نانومتر که کوتاه‌تر از نور مرئی و بلندتر از پرتو ایکس است. | ## بخش 1: فرابنفش | پرتو UV در نور خورشید موجود است و تقریباً شامل ۱۰٪ از تمام امواج منتشر شده از سطح خورشید می‌شود. همچنین برای تولید آن از لامپ‌های مخصوصی از جمله لامپ سیاه یا لامپ بخار جیوه استفاده می‌شود. از پرتو فرابنفش برای ضد عفونی آب، مواد خوراکی، تجهیزات پزشکی و لوازم صنعتی و غیره می‌توان استفاده نمود. چگونگی کشف تابش پرتو فرابنفش بگونه‌ای کاملاً اتفاقی با مشاهده تغییر رنگ و تیرگی املاح نقره در مقابل نور مستقیم آفتاب کشف گردید. در سال ۱۸۰۱ دانشمند آلمانی، یوهان ویلهلم ریتر بر اثر مشاهداتش توجه نمود که تابش‌های فرابنفش، که نامرئی هستند، عامل اساسی در تیرگی صفحات کاغذ آغشته به کلرید نقره هستند. شیشه پنجره معمولی نسبت به دامنه ظاهراً کم نفوذ (UVA(300-400 nm شفاف بوده و مقاومت چندانی در مقابل آن نشان نمی‌دهد اما نسبت به عبور طول موج‌های پایین‌تر از ۳۵۰ nm حساس است به اندازه‌ای که ۹۰٪ تابش‌های UV کوتاه‌تر از ۳۰۰ nm را از خود عبور نمی‌دهد. نور (طیف الکترومغناطیسی مرئی) ناحیه طیفی از حدود ۴۰۰ تا ۷۵۰ نانومتر را می‌پوشاند. باند تابشی که از حدود ۱۰ نانومتر تا ۴۰۰ نانومتر امتداد دارد، به عنوان تابش فرابنفش (UV) شناخته می‌شود. نامعلامت اختصاریطول موج به نانومترمقدار انرژی به فوتونتوضیحپرتو فرابنفش نزدیکNUV400 – 300 nm3.10 – 4.13 eVظاهراً کم خطرپرتو فرابنفش میانهMUV300 – 200 nm4.13 – 6.20 eVخطرناکپرتو فرابنفش دورFUV200 – 122 nm6.20 – 10.16 eVبسیار خطرناک نامعلامت اختصاریطول موج به نانومترمقدار انرژی به فوتونتوضیح پرتو فرابنفش خلاء یا VacuumVUV200 – 10 nm6.20 – 124 eVعمدتاً از طریق اکسیژن جو جذب شده ولی نیتروژن آن را منتقل می‌کندپرتو فرابنفش فرین یا ExtremeEUV 121 – 10 nm10.25 – 124 eVکاملاً توسط جو زمین جذب می‌شود فرابنفش نزدیک پرتو فرابنفش نزدیک را به دسته‌های زیر نیز تقسیم می‌کنند: موج بلند فرابنفش که از ۳۲۰ تا ۴۰۰ نانومتر امتداد دارد و UV-A نیز نامیده می‌شود، موج میانی فرابنفش که از ۲۸۰ تا ۳۲۰ نانومتر امتداد دارد و UV-B نیز نامیده می‌شود، موج کوتاه فرابنفش که از ۲۰۰ تا ۲۸۰ نانومتر امتداد دارد و UV-C نیز نامیده می‌شود. (این اصطلاحات را نباید با قسمت‌هایی از طیف رادیویی با نام‌های مشابه اشتباه گرفت) نامعلامت اختصاریطول موج به نانومترمقدار انرژی به فوتونتوضیحپرتو فرابنفش AUVA400 – 315 nm3.10 – 3.94 eVموج بلند یا نور سیاه که توسط لایه ازون جذب نمی‌شودپرتو فرابنفش BUVB315 – 280 nm3.94 – 4.43 eVموج متوسط که بیشتر آن توسط لایه ازون جذب می‌شودپرتو فرابنفش CUVC280 – 100 nm4.43 – 12.4 eVموج کوتاه که کاملاً توسط لایه ازون و جو زمین جذب می‌شود فرابنفش خلاء هوای معمولی در مقابل طول موج‌های ۲۰۰ nm و پایین‌تر از آن به صورت شیشه‌ای مات عمل کرده و آن‌ها را از خود عبور نمی‌دهد. علت این امر به لطف قابلیت بسیار بالای جذب تابش فرابنفش موج کوتاه توسط «اکسیژن» جو امکان‌پذیر شده است، در حالی که مثلاً عنصری مانند نیتروژن کاملاً برعکس، در برابر UV مانند شیشه‌ای شفاف عمل می‌کند. در مجموع می‌توان گفت که هوا یا جو نسبت به عبور تابش امواج خیلی کوتاه و مضر فرابنفش، بسیار سختگیرانه عمل می‌نماید. همین واکنش است که کره خاکی را برای انسان‌ها و بسیاری از جانداران قابل سکونت ساخته است؛ و باز به همین دلیل، در صنایعی که نیاز به استفاده از تابش فرابنفش موج کوتاه زیر ۲۰۰ nm باشد (مانند صنایع ساخت نیمه رساناها)، این عملکرد تنها در محیط‌های تخلیه شده از اکسیژن امکان‌پذیر خواهد بود. فرابنفش فرین مشخصه این پرتو فرابنفش، دو تأثیر متفاوت آن‌ها با ماده است: طول موج‌های بلندتر از ۳۰ nm اساساً با ویژگی‌ها و توان ترکیبی مواد در سطح الکترونی–شیمیایی سروکار دارند در حالی که طول موج‌های کوتاه‌تر از ۳۰ nm پرتو فرابنفش تنها تعاملی دارند با اوربیتال‌های الکترونی و هسته اتمها. همانگونه که قبلاً نیز اشاره شد باند XUV به شدت توسط بسیاری از عناصر شناخته شده متعارف قابل جذب است؛ بنابراین فاقد اثر پایدار است. اما امروزه این امکان به‌وجود آمده که حتی بتوان تصاویر چند لایه‌ای که قادر به بازتاب حدود ۵۰٪ از تابش‌های XUV باشند را در شرایط آسان و عادی به‌دست‌آورد. از فناوری اخیر در ساختن تلسکوپهایی برای تصویرپردازی خورشیدی که قبلاً امکان ثبت آن‌ها با هیچ تلسکوپ دیگری وجود نداشت استفاده می‌شود. | ## بخش 2: فرابنفش | بسیاری از گیاهان، میوه‌ها، گل‌ها و بذرها قدرت مقاومت فوق‌العاده‌ای نسبت به قدرت انسان در مقابل این تابش نشان می‌دهند. معدودی از پرندگان در پرهایشان الگوهایی دارند که تنها در تابش UV قابل مشاهده خواهند بود. ادرار بعضی از جانوران گوشتخوار از جمله «گربه» حتی در تاریکی مطلق نیز تحت تابش طول موج خاصی از UV قابل دیدن است. تأثیرات مثبت پرتو فرابنفش از جمله اثرات مثبت قرار گرفتن در معرض تابش باند UVB تحریک پوست برای تولید "ویتامین D" است. تخمین زده می‌شود که علت مرگ ناخواسته سالانه ده‌ها هزار شهروند آمریکایی تنها به دلیل سرطان‌های ناشی از کمبود و اختلال در جذب ویتامین D باشد. دیگر تأثیر اختلال در جذب ویتامین D پوکی استخوان و سایر عوارض متأثر از اختلال مغز استخوان که منجر به درد، عدم تحمل وزن شخص توسط خود، و نهایتاً ایجاد ترک و شکستگی‌های ناخواسته به ویژه در زنان خواهد بود. البته امروزه در برخی کشورها تأکید بسیاری بر غنی‌سازی مواد خوراکی با افزودن رژیم‌های ویتامین D و کلسیم می‌شود که در مقایسه با اثرات محتمل سوء UVB بر پوست بدن انسان (سرطان) بسیار پسندیده و مرجح هستند. موارد حفاظتی اصل کلی: در مورد انسان، حضور طولانی در مقابل تابش فرابنفش، می‌تواند احتمال ابتلاء به آسیب‌های حاد و مزمن پوستی، بینایی و حتی تخریب کل سیستم ایمنی بدن را به دنبال داشته باشد. فوتون‌های پرتو فرابنفش به خصوص در باند UVB، به هر نوع مولکول DNA متعلق به ارگان‌های زنده، به اشکال گوناگون حمله‌ور می‌شوند. در این صورت زنجیره دی‌ان‌ای با از دست دادن کد رمزی اصلی خود، به نوعی کد با رمز دیگری تبدیل و معنای اولیه ساختار هسته سلولی خود را از دست داده که عملاً حاصل، سلولی با عملکرد غیر مشخص یا تخریب شده سرطانی است. همه پرتوهای UVA ,UVB ویا UVC قادرند که از عمر سلول‌های اساسی بدن از جمله بافت‌های فیبروزی پروتئینی موجود در بدن از جمله پوست، استخوان، غضروف و هرگونه بافت پیوندی بکاهند. قابلیت خود حفاظتی طبیعی بدن برای حفاظت از اثرات مخرب پرتو فرابنفش، بدن انسان گاهی (با توجه به نوع پوست و نژاد)، از خود نوعی رنگدانه قهوه‌ای رنگ بنام ملانین آزاد می‌کند که این عمل با جلوگیری از نفوذ تابش به نسوج عمقی می‌تواند سودمند باشد. در غیر اینصورت، می‌توان از محصولات جلوگیری‌کننده از نفوذ تابش UV به بدن مانند لوسیون‌های ضدآفتاب که بیشتر به نام Sun blocks معروفند، استفاده شود. - بیشتر کرم‌های ضدآفتاب با اعلام درجه اندازه‌گیری مقاومت خویش بر اساس معیار SPF ظاهراً تنها قادر به محافظت پوست از باند UVB هستند که همین نکته می‌تواند شما را به اشتباه بیندازد؛ زیرا دگرباره لازم به تکرار است که که باند UVA که توسط این‌گونه لوسیون‌ها پوشش داده نمی‌شوند به علت قدرت نفوذ بسیار بالا در نسوج بدن، عامل اصلی و اولیه سرطان پوست در انسان شناخته شده‌اند. - طبق استاندارد UPF نوع پوشش یا لباس هم در زمینه قدرت جلوگیری از تابش‌های باند UVA و UVB مؤثر بوده و بر حسب توان مقاومتشان، دسته‌بندی می‌شوند، پس نوع لباس پوشیدن ما هم در حمایت از نسوج بدن در مقابل UV قابل توجه و اهمیت است. پوشش حفاظتی چشمان برای کسانی که به مدت طولانی در معرض تابش فرابنفش و به‌خصوص از نوع طول موج کوتاه آن قویاً توصیه می‌شود. برای نمونه کوهنوردان و اسکی‌بازان که به جهت اقامت‌های طولانی در ارتفاعات بالا، عملاً با رقیق شدن هوا، عامل اصلی مقاومت در مقابل تابش فرابنفش را از دست می‌دهند. | ## بخش 3: فرابنفش | گر چه عینک‌های آفتابی معمولی به میزان کمی در مقابل تابش فرابنفش مقاومند اما توصیه می‌شود که حتی المقدور از لنزهای پلاستیکی (ترجیحاً از جنس پلی کربنات Polycarbonate) به‌جای لنزهای شیشه‌ای استفاده شود زیرا شیشه معمولی در مقابل UVA فاقد مقاومت بوده و آن را به راحتی از خود عبور می‌دهد. عینک‌ها باید بتوانند از ورود تابش‌های فرابنفش از کناره‌ها و بالا و پایین آن نیز جلوگیری کنند. لامپ‌های فلورسنت لامپ‌های فلورسنت قادرند که با یونیزه نمودن بخار جیوه، پرتو فرابنفش تولید کنند. لایه‌ای فسفری در داخل تیوپ همراه با جذب تابش فرا بنفش است که آن را تبدیل به نور مرئی می‌نماید. عفونت‌های پوستی، جوان‌سازی پوست، زخم‌های بستر، پسوریازیس و بسیاری از بیماری‌های دیگر با این روش مورد درمان قرار می‌گیرند. اخترشناسی در دانش ستاره‌شناسی اجرام بسیار حجیم، قاعدتاً قادر به صدور تابش عظیمی از امواج فرابنفش به اطرافند. همچنان‌که ذکر گردید، لایه اوزون بخش قابل توجهی از این نوع امواج که می‌بایستی توسط تلسکوپ‌های مستقر روی زمین دریافت شوند جذب خواهد کرد؛ بنابراین هر مشاهده‌ای در این زمینه باید خارج از جو کره زمین محقق شود. کنترل حشرات تله‌های فرابنفش برای از بین بردن حشرات پرنده ریز جثه که شبانه میل به نزدیکی تابش UV دارند. این تصاویر ممکن است خراب‌شدن آثار هنری یا ساختارهایی را که در زیر نور آشکار نمی‌شوند را نشان دهند. ممکن است از تصاویر پزشکی تشخیصی برای تشخیص برخی اختلالات پوستی یا به عنوان شواهد آسیب استفاده شود. برخی از حیوانات، به ویژه حشرات، از طول‌موج‌های فرابنفش برای دیدن استفاده می‌کنند؛ بنابراین عکاسی فرابنفش می‌تواند به بررسی علائم گیاهانی که حشرات را جذب می‌کنند کمک کند، در حالی‌که این علائم با چشم غیرمسلح برای انسان نامرئی است. عکاسی فرابنفش از مکان‌های باستانی ممکن است مصنوعات یا الگوهایی را نشان دهد که بدون استفاده از عکاسی فرابنفش قابل مشاهده نیستند. گندزدایی طول موج‌های کوتاه پرتو فرابنفش (طول موج بین 100-280 UV-C) می‌تواند باکتری‌ها و سایر ارگانیسم‌های کوچک را منهدم کند. به همین دلیل برای گندزدایی و ضدعفونی کردن سطوح مانند اتاق‌های بیمارستان‌ها استفاده می‌شوند. از پرتو فرابنفش برای ضدعفونی آب، مواد خوراکی، تجهیزات پزشکی و لوازم صنعتی و غیره می‌توان استفاده نمود. دلایل پذیرش پرتو فرابنفش: نیاز به حمل‌ونقل و انبار مواد شیمیایی ندارد، با تغییرات PH و دما کارایی آن چندان تغییر نمی‌کند، فراورده جانبی به وجود نمی‌آورد، ایجاد طعم و بوی شیمیایی نمی‌کند، زمان تماس لازم برای گندزدایی بسیار کوتاه است، و روی گروه هوازی اثر فوق‌العاده دارد. | ## جمع‌بندی | معایب ضدعفونی پرتو: باقی نماندن تأثیر ضدعفونی کنندگی، نبود دانش فنی دربارهٔ چگونگی عمل سیستم‌های UV در شرایط مختلف، برای مواد آلی مناسب نیست، برای سطوح غیرقابل دید مثل زوایا و خلل و فرج مناسب نیست و روی بعض از اشیا اثر کمتری دارد مثلاً پرتو می‌تواند سطوح آلومینیوم و شیشه را استریل کند ولی روی چوب و لاستیک و کاغذ را نمی‌تواند استریل کند.