الأشعة فوق البنفسجية Ultravioletrays – معلومات شاملة

الأشعة فوق البنفسجية (UV) هي شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي بطول موجي من 10 نانومتر إلى 400 نانومتر، وهي أقصر من الضوء المرئي، ولكن أطول من الأشعة السينية. حيث توجد الأشعة فوق البنفسجية في ضوء الشمس، وتشكل حوالي 10٪ من إجمالي ناتج الإشعاع الكهرومغناطيسي.

لا يمكن للإنسان رؤيتها، وعلى الرغم من أنها عندما تسقط على مواد معينة تتسبب في تألقها، أي أنها تصدر إشعاعات كهرومغناطيسية ذات طاقة أقل، مثل الضوء المرئي. ومع ذلك، فإن العديد من الحشرات قادرة على رؤية الأشعة فوق البنفسجية.

فهرس الموضوع

التاريخ والاكتشاف

الأشعة فوق البنفسجية

الأشعة فوق البنفسجية تعني ما وراء البنفسجي، والبنفسجي هو لون أعلى ترددات الضوء المرئي. وبالتالي الأشعة فوق البنفسجية ترددها أعلى وطولها الموجي أقصر من الضوء البنفسجي.

  • في عام 1801م، تم اكتشاف الأشعة فوق البنفسجية، عندما لاحظ الفيزيائي الألماني يوهان فيلهلم ريتر أن الأشعة غير المرئية خلف النهاية البنفسجية للطيف المرئي تغمق الورق المغطى بكلوريد الفضة بسرعة أكبر من الضوء البنفسجي نفسه. وأطلق عليها اسم “الأشعة المؤكسدة (de-) للتأكيد على التفاعل الكيميائي وتمييزها عن “الأشعة الحرارية” التي تم اكتشافها العام 1800 في الطرف الآخر من الطيف المرئي.
  • وقد تم تبني المصطلح الأبسط “الأشعة الكيميائية طوال القرن التاسع عشر، وعلى الرغم من أن البعض قال أن هذا الإشعاع كان مختلف بشكل تام عن الضوء (لا سيما جون ويليام دريبر، الذي أطلق عليها اسم الأشعة التثونية).
  • تم الاستغناء عن مصطلحي الأشعة الكيميائية و الأشعة الحرارية لتسمى الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء على التوالي.
  • في عام 1878م، تم اكتشاف تأثير التعقيم للضوء قصير الموجة عن طريق قتل البكتيريا. وبحلول عام 1903م، كانت أكثر الأطوال الموجية فاعلية معروفة بحوالي 250 نانومتر.
  • في عام 1960م، تم إثبات تأثير الأشعة فوق البنفسجية على الحمض النووي. واكتشف الفيزيائي الألماني فيكتور شومان الأشعة فوق البنفسجية ذات الأطوال الموجية التي تقل عن 200 نانومتر، والمسمى لفراغ فوق البنفسجي لأنه يمتص بقوة بواسطة الأوكسجين الموجود في الهواء.

الأنواع الفرعية

يمكن تقسيم الطيف الكهرومغناطيسي للإشعاع فوق البنفسجي (UVR)، الذي يُعرَّف على نطاق واسع بأنه يتراوح بين 10 و 400 نانومتر، إلى عدد من النطاقات الموصى بها وفقًا لمعيار (ISO 21348)، إلى:

اسم    طاقة الفوتون  ملاحظات / أسماء بديلة  
  الأشعة فوق البنفسجية أ A  315–400الأشعة فوق البنفسجية طويلة الموجة، الضوء الأسود، لا تمتصه طبقة الأوزون، الأشعة فوق البنفسجية الناعمة.  
  الأشعة فوق البنفسجية ب  280–315الأشعة فوق البنفسجية متوسطة الموجة، التي تمتصها طبقة الأوزون في الغالب، الأشعة فوق البنفسجية المتوسطة إشعاع دورنو  
  الأشعة فوق البنفسجية ج  200–280الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة، الأشعة فوق البنفسجية مبيد للجراثيم، الإشعاع المؤين بأطوال موجية أقصر، وتمتصه طبقة الأوزون والغلاف الجوي بالكامل: الأشعة فوق البنفسجية القاسية  
الأشعة فوق البنفسجية القريبة  300–400  مرئي للطيور والحشرات والأسماك.  

الأشعة فوق البنفسجية الوسطى
200–300 
الأشعة فوق البنفسجية البعيدة  122–200  الإشعاع المؤين بأطوال موجية أقصر.  
هيدروجين ليمان ألفا  121–122  خط طيفي عند 121.6 نانومتر ، 10.20 فولت.  

الأشعة فوق البنفسجية الشديدة
10–121  الإشعاع المؤين بالكامل من خلال بعض التعريفات، يمتصه الغلاف الجوي تمامًا.  
تفريغ الأشعة فوق البنفسجية  100–200يُمتص بقوة بواسطة الأكسجين الجوي، على الرغم من أن الأطوال الموجية 150-200 نانومتر يمكن أن تنتشر من خلال النيتروجين.  

خصائص الأشعة فوق البنفسجية

  • الطول الموجي للموجات فوق البنفسجية هو-1 × 10- 8 إلى -4 × 10-7 أمتار.
  • تردد الموجات فوق البنفسجية هو – 7.5×10^14 إلى -3×10^16 هرتز.
  • أطوال موجات الأشعة فوق البنفسجية أقصر من أطوال موجات الضوء المرئي.
  • يمكن أن تحجب السحب الكثيفة الأشعة فوق البنفسجية.
  • تستخدم مصابيح الأشعة فوق البنفسجية للتطهير، في جميع أنحاء المستشفيات وكذلك المختبرات.
  • الطيف القريب من الأشعة فوق البنفسجية هو الأكثر تشابهًا مع الضوء المرئي.
  • تقع منطقة الأشعة فوق البنفسجية البعيدة بين مناطق الأشعة فوق البنفسجية القريبة والشديدة.

مؤشر الأشعة فوق البنفسجية

مؤشر الأشعة فوق البنفسجية هو أداة يمكن استخدامها لحماية أنفسنا من الأشعة فوق البنفسجية. يدلنا على أوقات النهار التي يجب أن تكون فيها SunSmart. ويقسم مؤشر الأشعة فوق البنفسجية مستويات الأشعة فوق البنفسجية إلى:

  • منخفضة (1-2).
  • معتدلة (3- 5).
  • عالية (6-7).
  • عالية جدًا (8- 10).
  • المتطرفة (11 وما فوق).

يتم إصدار أوقات الحماية من الشمس من قبل مكتب الأرصاد الجوية، فعندما يصل مؤشر الأشعة فوق البنفسجية إلى 3 أو أعلى. فعند هذا المستوى، يمكن أن يضر البشرة وقد تسبب سرطان الجلد.

المصادر الطبيعية للأشعة فوق البنفسجية

الأشعة فوق البنفسجية الشمسية

  • يتكون ضوء الشمس في الفضاء في الجزء العلوي من الغلاف الجوي للأرض من حوالي 50٪ من ضوء الأشعة تحت الحمراء، و 40٪ من الضوء المرئي، و 10٪ من الضوء فوق البنفسجي، بكثافة إجمالية تبلغ حوالي 1400 واط / م 2 في الفراغ.
  • الأجسام الساخنة جدًا تنبعث منها الأشعة فوق البنفسجية.
  • تبعث الشمس الأشعة فوق البنفسجية في جميع الأطوال الموجية، بما في ذلك الأشعة فوق البنفسجية الشديدة حيث تعبر إلى الأشعة السينية عند 10 نانومتر.
  • تبعث النجوم شديدة الحرارة إشعاعًا فوق بنفسجيًا أكثر نسبيًا من الشمس.
  • يحجب الغلاف الجوي حوالي 77٪ من الأشعة فوق البنفسجية للشمس، وعندما تكون الشمس في أعلى مستوياتها في السماء، مع زيادة الامتصاص عند أطوال موجات الأشعة فوق البنفسجية الأقصر.
  • أكثر من 95٪ من الأشعة فوق البنفسجية التي تصل إلى سطح الأرض هي الأطوال الموجية الأطول للأشعة فوق البنفسجية الطويلة (أ)، مع باقي الأشعة فوق البنفسجية الصغيرة المتبقية. تقريبًا لا تصل الأشعة فوق البنفسجية إلى سطح الأرض.
  • يبقى جزء من الأشعة فوق البنفسجية بعد مروره عبر الغلاف الجوي وذلك حسب كمية الغيوم وظروف الغلاف الجوي. وتُعد بقع السماء الزرقاء التي تظهر بين السحب في الأيام الملبدة بالغيوم جزئيًا، مصادر (متناثرة) للأشعة فوق البنفسجية (أ) و (ب)، والتي ينتجها تشتت رايلي.

مصادر الأشعة فوق البنفسجية الاصطناعية

1 – الأضواء السوداء

يبعث مصباح الضوء الأسود موجات طويلة من الأشعة فوق البنفسجية إشعاع وقليل من الضوء المرئي. تعمل مصابيح الفلورسنت السوداء الضوئية بشكل مشابه لمصابيح الفلورسنت الأخرى، ولكنها تستخدم الفوسفور على سطح الأنبوب الداخلي الذي ينبعث منه إشعاع UV-A بدلًا من الضوء المرئي.

تُباع المصابيح الباعثة للأشعة فوق البنفسجية – أ و ب أيضًا لأغراض خاصة أخرى، مثل مصابيح الدباغة وتربية الزواحف.

2 – مصابيح الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة

تصنع مصابيح الأشعة فوق البنفسجية ذات الموجات القصيرة باستخدام أنبوب مصباح فلورسنت بدون طلاء فوسفوري، ويتكون من كوارتز مدمج أو فيكور، لأن الزجاج العادي يمتص الأشعة فوق البنفسجية. وتصدر هذه المصابيح ضوءًا فوق بنفسجي مع ذروتين في نطاق الأشعة فوق البنفسجية ج عند 253.7 نانومتر و 185 نانومتر بسبب الزئبق داخل المصباح، بالإضافة إلى بعض الضوء المرئي.

85٪ إلى 90٪ من الأشعة فوق البنفسجية التي تنتجها هذه المصابيح تكون عند 253.7 نانومتر، بينما 5 – 10 ٪ فقط عند 185 نانومتر. وتُستخدم مصابيح مبيدات الجراثيم هذه على نطاق واسع لتطهير الأسطح في المختبرات وصناعات تجهيز الأغذية، ولتطهير إمدادات المياه.

3 – المصابيح المتوهجة

المصابيح المتوهجة الضوء الأسود مصنوعة من لمبة الإضاءة المتوهجة مع طلاء مرشح يمتص معظم الضوء المرئي. وتستخدم مصابيح الهالوجين مع مغلفات الكوارتز المنصهرة كمصادر غير مكلفة للأشعة فوق البنفسجية في نطاق الأشعة فوق البنفسجية القريب، من 400 إلى 300 نانومتر، في بعض الأجهزة العلمية. نظرًا لطيف الجسم الأسود، فإن المصباح الخيطي هو مصدر للأشعة فوق البنفسجية غير فعال، ولا ينبعث منه سوى جزء بسيط من طاقته على شكل الأشعة فوق البنفسجية.

4 – مصابيح تفريغ الغاز

تنتج مصابيح تفريغ الغاز فوق البنفسجية المتخصصة التي تحتوي على غازات مختلفة الأشعة فوق البنفسجية في خطوط طيفية معينة للأغراض العلمية. وغالبًا ما تستخدم مصابيح قوس الأرجون والديوتيريوم كمصادر مستقرة، إما بدون نوافذ أو بنوافذ مختلفة مثل فلوريد المغنيسيوم. وغالبًا ما تستخدم مصادر الانبعاث النتاتجة عن معدات التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية في التحليل الكيميائي.

5 – مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية

تعد مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية 395 نانومتر الأرخص والأكثر انتشارًا أقرب بكثير إلى الطيف المرئي، حيث تعمل مصابيح LED عند ذروة الطول الموجي كما إنها تعطي لونًا أرجوانيًا.

التطبيقات التي تُستخدم بها مصابيح LED

تطبيقات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية، وشحن الأشياء المتوهجة في الظلام مثل اللوحات أو الألعاب، التي أصبحت تحظى بشعبية كبيرة في عملية تُعرف باسم الإضاءة الرجعية، والتي تسرع عملية التجديد وتبييض اللدائن القديمة والمصابيح المحمولة للكشف عن النقود المزيفة والسوائل الجسدية، كما قد نجحت بالفعل في تطبيقات الطباعة الرقمية وبيئات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية الخاملة.

6 – الليزر فوق البنفسجي

يمكن تصنيع ليزر الغاز وثنائيات الليزر وليزر الحالة الصلبة لإصدار الأشعة فوق البنفسجية، كما تتوفر أشعة الليزر التي تغطي النطاق الكامل للأشعة فوق البنفسجية. ويستخدم ليزر غاز النيتروجين الإثارة الإلكترونية لجزيئات النيتروجين لإصدار شعاع معظمه من الأشعة فوق البنفسجية. وأقوى خطوط الأشعة فوق البنفسجية هو 337.1 نانومتر و 357.6 نانومتر في الطول الموجي.

والليزر فوق البنفسجي له تطبيقات في الصناعة مثل النقش بالليزر، والطب (الأمراض الجلدية، استئصال القرنية)، الكيمياء (MALDI)، والاتصالات الآمنة بالهواء الحر، والحوسبة (التخزين البصري)، وتصنيع الدوائر المتكاملة.

7 – فراغ قابل للضبط فوق بنفسجي (VUV)

يمكن إنشاء نطاق الفراغ فوق البنفسجي (V UV) (100-200 نانومتر) عن طريق خلط 4 موجات غير خطية في الغازات،أوعن طريق الجمع أو الاختلاف الترددي لخلط 2 أو أكثر من ليزرات الطول الموجي الأطول.

8 – مصادر البلازما والسنكروترون للأشعة فوق البنفسجية الشديدة

استخدم الليزر بشكل غير مباشر عند طول موجي 13.5 نانومتر، لتوليد أشعة فوق بنفسجية غير متماسكة (E‑UV) للطباعة الحجرية فوق البنفسجية الشديدة. ولا تنبعث الأشعة فوق البنفسجية من خلال الليزر، بل عن طريق انتقال الإلكترون في بلازما القصدير أو الزينون شديدة السخونة، والتي يتم تحفيزها بواسطة ليزر الإكسيمر.

يمكن أن تنتج مصادر ضوء السنكروترون أيضًا جميع الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية، بما فيها تلك الموجودة على حدود طيفي الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية عند 10 نانومتر.

الآثار الأشعة فوق البنفسجية على صحة الإنسان

تؤثر الأشعة فوق البنفسجية على صحة الإنسان سلبًا وإيجابًا، فقد يكون التعرض المفرط للشمس ضارًا، ولكن في حالة الاعتدال، يكون التعرض للشمس مفيدًا.

الآثار المفيدة للأشعة فوق البنفسجية

إنتاج الجسم لفيتامين د الضروري للحياة

يؤدي ضوء الأشعة فوق البنفسجية (خاصة الأشعة فوق البنفسجية ب) إلى إنتاج فيتامين د، حيث يحتاج البشر إلى بعض الأشعة فوق البنفسجية للحفاظ على مستويات كافية من فيتامين د. كم إن فيتامين د يعزز تكوين مادة السيروتونين، ويتناسب إنتاج السيروتونين بشكل مباشر مع درجة ضوء الشمس الساطع التي يتلقاها الجسم. والذي يعطي إحساس بالرفاهية والسعادة.

وفقًا لمنظمة الصحة العالمية: التعرض لكمية قليلة من ضوء الشمس مفيد للجسم أي حوالي 5 إلى 15 دقيقة مرتين إلى ثلاث مرات في الأسبوع خلال أشهر الصيف كافية للحفاظ على مستويات فيتامين د مرتفعة، لكن مع تغطية اليدين والوجه والذراعين. لكن التعرض المفرط للشمس ينتج عنه آثار ضارة.

علاج الأمراض الجلدية

تعالج الأشعة فوق البنفسجية بعض الأمراض الجلدية، وقد تم استخدام العلاج بالضوء الحديث لعلاج الصدفية والأكزيما واليرقان والبهاق والتهاب الجلد التأتبي وتصلب الجلد الموضعي بنجاح. بالإضافة إلى ذلك، فقد ثبت أن الأشعة فوق البنفسجية، وخاصة الأشعة فوق البنفسجية – ب، تحث على توقف دورة الخلية في الخلايا الكيراتينية، وهي أكثر أنواع خلايا الجلد انتشارًا.

التأثيرات الضارة للأشعة فوق البنفسجية

التعرض المفرط للأشعة فوق البنفسجية عند الإنسان:

  • يؤثر على نظام انكسار العين بالإضافة إلى شبكية العين بشكل حاد ومزمن، يزداد الخطر عند الارتفاعات العالية، ويتعرض الأشخاص الذين يعيشون في مناطق خطوط العرض المرتفعة حيث يغطي الثلج الأرض مباشرة في أوائل الصيف وتكون مواقع الشمس حتى في أوج ارتفاعها معرضين للخطر بشكل خاص.
  • تؤثر على الجلد وعلى الجهاز المناعي.
  • فوتونات الأشعة فوق البنفسجية تسبب أضرار مختلفة على جزيئات الحمض النووي للكائنات الحية.
  • تأثير حروق الشمس هو نتاج شدة الإشعاع الشمسي وحساسية الجلد عبر نطاق الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية.
  • يزداد إنتاج حروق الشمس لكل ملي واط من كثافة الإشعاع بعامل 100 تقريبًا بين الأطوال الموجية القريبة من الأشعة فوق البنفسجية – ب البالغة 315-295 نانومتر.
  • التأثيرات التفاضلية للأطوال الموجية المختلفة للضوء على القرنية والجلد البشري، لكن لا تتفاعل بشكل فوري بل تبدأ الأشعة فوق البنفسجية في التسبب في التهاب القرنية الضوئية واحمرار الجلد عند أطوال موجية تبدأ بالقرب من بداية نطاق الأشعة فوق البنفسجية عند 315 نانومتر، وتتزايد بسرعة إلى 300 نانومتر.
  • الجلد والعينان أكثر حساسية للتلف الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية عند 265-275 نانومتر، والتي تقع في نطاق الأشعة فوق البنفسجية – ج السفلية.
  • يستمر حدوث الضررفي الأطوال الموجية الأقصر للأشعة فوق البنفسجية، لكن التأثيرات العلنية ليست كبيرة مع القليل من اختراق الغلاف الجوي.

تلف الجلد

  • يتسبب التعرض المفرط للأشعة فوق البنفسجية – ب في حدوث حروق الشمس، كما يؤدي إلى بعض أشكال سرطان الجلد.
  • تسبب في تلف ألياف الكولاجين، بالإضافة إلى تسريع شيخوخة الجلد. كل من الأشعة فوق البنفسجية – أ و الأشعة فوق البنفسجية – ب تدمر فيتامين أ في الجلد، مما قد يسبب زيادة في الأضرار.
  • قد يسبب الإشعاع فوق البنفسجي تلف مباشر في الحمض النووي.
  • أكثر أنواع سرطان الجلد فتكًا، الورم الميلانيني الخبيث، الذي غالبًا ما ينتج عن تلف الحمض النووي المستقل عن الأشعة فوق البنفسجية. كما يمكن ملاحظة ذلك من خلال عدم وجود طفرة مباشرة في الأشعة فوق البنفسجية في 92٪ من جميع الأورام الميلانينية.
  • الأشعة فوق البنفسجية – ج هي أعلى أنواع الأشعة فوق البنفسجية من حيث الطاقة وأكثرها خطورة، وتسبب آثارًا ضارة كما يمكن أن تكون مطفرة أو مسببة للسرطان.
  • الأشعة فوق البنفسجية ‑ أ يمكن أن تولد مواد وسيطة كيميائية عالية التفاعل، مثل الهيدروكسيل وجذور الأكسجين، والتي بدورها يمكن أن تلحق الضرر بالحمض النووي. كما يتكون تلف الحمض النووي الناجم بشكل غير مباشر عن الجلد بواسطة الأشعة فوق البنفسجية – أ في الغالب من شقوق أحادية الخيط في الحمض النووي، في حين أن الضرر الذي تسببه الأشعة فوق البنفسجية – ب يشمل التكوين المباشر لثايمين أو ثنائيات السيتوزين وكسر الحمض النووي المزدوج الشريطة.
  • الأشعة فوق البنفسجية – أ هي مثبطة للمناعة لكامل الجسم، كما إنها مطفرة للخلايا الكيراتينية للخلايا القاعدية في الجلد.
  • تسبب فوتونات الأشعة فوق البنفسجية في التلف المباشر للحمض النووي. حيث تثير الأشعة فوق البنفسجية – ب جزيئات الحمض النووي في خلايا الجلد، مما يتسبب في تكوين روابط تساهمية شاذة بين قواعد بيريميدين المجاورة، مما ينتج عنه ثنائي مائي.
  • تتم إزالة معظم ثنائيات البيريميدين المستحثة بالأشعة فوق البنفسجية في الحمض النووي من خلال عملية تعرف باسم إصلاح استئصال النوكليوتيدات التي توظف حوالي 30 بروتينًا مختلفًا. يمكن أن تؤدي ثنائيات البيريميدين التي تفلت من عملية الإصلاح هذه إلى شكل من أشكال موت الخلايا المبرمج أو يمكن أن تسبب أخطاء في تكرار الحمض النووي تؤدي إلى حدوث طفرة.
  • يمكن أن تؤدي الأشعة فوق البنفسجية إلى تفاقم العديد من الأمراض، ومنها الأمراض الجلدية، بما في ذلك الذئبة الحمامية الجهازية، ومتلازمة شوغرن، ومتلازمة سينير أوشر، والوردية، والتهاب الجلد والعضلات، ومرض داريير،  ومتلازمة كيندلر – بالضجر، وداء البوركيرينات.

أضرار الأشعة فوق البنفسجية على الكائنات الحية

  • عندما تصبح طبقة الأوزون رقيقة، يصل المزيد من الأشعة فوق البنفسجية إلى سطح الأرض، وقد يكون لها تأثيرات خطيرة على الكائنات الحية. مثلًا، أظهرت الدراسات أن أشعة UVB تخترق سطح المحيط وقد تكون قاتلة للعوالق البحرية حتى عمق 30 مترًا في المياه الصافية.
  • بالإضافة إلى ذلك  اقترح علماء البحار أن ارتفاع مستويات الأشعة فوق البنفسجية في المحيط الجنوبي بين عامي 1970 و 2003م، كان مرتبطًا بشدة بالانخفاض المتزامن في الأسماك والكريل وغيرها من الكائنات البحرية.

تطبيقات الأشعة فوق البنفسجية

نظرًا لقدرتها على إحداث تفاعلات كيميائية وإثارة التألق في المواد، فإن للأشعة فوق البنفسجية عددًا من التطبيقات. ومن بعض استخدامات نطاقات الطول الموجي المحددة في طيف الأشعة فوق البنفسجية:

  • الطباعة الحجرية فوق البنفسجية الشديدة.
  • التأين الضوئي، التحليل الطيفي الضوئي للأشعة فوق البنفسجية، تصنيع الدوائر المتكاملة القياسية عن طريق الليثوغرافيا الضوئية.
  • UV-ID، تتبع الملصقات، الرموز الشريطية.
  • أجهزة استشعار بصرية.
  • إزالة تلوث الأسطح والمياه وتطهيرها كما تستخدم في مصابيح مبيدات الجراثيم.
  • تحليل الطب الشرعي وكشف المخدرات.
  • تحليل البروتين، وتسلسل الحمض النووي، واكتشاف الأدوية.
  • التصوير الطبي للخلايا.
  • العلاج بالضوء في الطب.
  • معالجة البوليمرات وأحبار الطابعة.
  • صاعق الحشرات حيث ينجذب الذباب أكثر للضوء عند 365 نانومتر.
  • للتصوير يستجيب الفيلم الفوتوغرافي للأشعة فوق البنفسجية، لكن العدسات الزجاجية للكاميرات عادةً ما تمنع الإشعاع الذي يقل طوله عن 350 نانومتر.
  • صناعة الكهرباء والالكترونيات.

استخدامات الأشعة فوق البنفسجية

استخدامات الصبغة الفلورية

  • تتم إضافة الأصباغ الفلورية عديمة اللون التي ينبعث منها ضوء أزرق تحت الأشعة فوق البنفسجية كمواد ساطعة للورق والأقمشة.
  • تُستخدم الأصباغ المضيئة للأشعة فوق البنفسجية التي تتوهج في الألوان الأساسية في الدهانات والأوراق والمنسوجات إما لتحسين اللون تحت إضاءة ضوء النهار أو لتوفير تأثيرات خاصة عند الإضاءة بمصابيح الأشعة فوق البنفسجية.
  • تحتوي دهانات Blacklight على أصباغ تلمع تحت الأشعة فوق البنفسجية لذلك تستخدم في العدد من التطبيقات الفنية والتزينية.
  • تستخدم مدن الملاهي الإضاءة فوق البنفسجية لإضاءة الأعمال الفنية والخلفيات.
  • المساعدة في منع تزوير العملة أو تزوير المستندات المهمة مثل رخص القيادة وجوازات السفر، وقد يحتوي الورق على علامة مائية فوق البنفسجية أو ألياف فلورية متعددة الألوان يمكن رؤيتها تحت الأشعة فوق البنفسجية.
  • يتم تمييز الطوابع البريدية بالفوسفور الذي يضيء تحت الأشعة فوق البنفسجية للسماح بالكشف التلقائي عن الختم ومواجهة الحرف.
  • تستخدم الأصباغ المضيئة للأشعة فوق البنفسجية في العديد من التطبيقات مثل الكيمياء الحيوية والطب الشرعي.
  • تعمل الأشعة فوق البنفسجية على تحفيز الأصباغ الفلورية لأظهار العيوب في العديد من المواد.

الاستخدامات التحليلية

الاستخدام الطبي للأشعة فوق البنفسجية

التحاليل الجنائية

الأشعة فوق البنفسجية هي أداة استقصائية في مسرح الجريمة تساعد في تحديد السوائل الجسدية مثل السائل المنوي والدم واللعاب.

تحسين تباين الحبر

باستخدام التصوير متعدد الأطياف، يمكن قراءة ورق البردي غير المقروء، مثل البردي المحروق لفيلا البرديات أو أوكسيرينخوس، أو طرس أرخميدس.

تحليل المستوى الصحي

تساعد الأشعة فوق البنفسجية في الكشف عن رواسب المواد العضوية التي تبقى على الأسطح، عندما لا يتم تنظيفها وتعقيمها بشكل دوري. يستخدم هذا التحليل في الفنادق والعديد من الصناعات الأخرى التي يتم فيها فحص نسبة التلوث أو النظافة.

كيمياء

يستخدم التحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية على نطاق واسع كأسلوب في الكيمياء لتحليل التركيب الكيميائي، مثلًا في الكيمياء البيئية، ويمكن استخدام الأشعة فوق البنفسجية للكشف عن الملوثات ذات الأهمية الناشئة في عينات المياه.

الاستخدامات  في علم المواد

الكشف عن الحرائق

أجهزة الكشف عن الأشعة فوق البنفسجية حساسة لمعظم الحرائق، بما في ذلك الهيدروكربونات والمعادن والكبريت والهيدروجين والهيدرازين والأمونيا، والأقواس الكهربائية، والبرق، والأشعة السينية المستخدمة في معدات اختبار المعادن غير المدمرة، والمواد المشعة يمكن أن تنتج مستويات من شأنها تنشيط نظام الكشف عن الأشعة فوق البنفسجية. سيؤدي وجود الغازات والأبخرة الماصة للأشعة فوق البنفسجية إلى تقليل الأشعة فوق البنفسجية الناتجة عن الحريق، مما يؤثر سلبًا على قدرة الكاشف على اكتشاف اللهب. وبالمثل، فإن وجود ضباب زيت في الهواء أو فيلم زيت على نافذة الكاشف سيكون له نفس التأثير.

الليثوغرافيا

تُستخدم الأشعة فوق البنفسجية في الطباعة الحجرية الضوئية عالية الدقة، وهي عملية يتم فيها تعريض مادة كيميائية تسمى مقاوم الضوء للأشعة فوق البنفسجية التي مرت عبر قناع.

الاستخدامات المتعلقة بالبيولوجيا

تنقية الهواء

باستخدام تفاعل كيميائي محفز من ثاني أكسيد التيتانيوم والتعرض للأشعة فوق البنفسجية، وتؤدي أكسدة المواد العضوية إلى تحويل مسببات الأمراض وحبوب اللقاح وجراثيم العفن إلى منتجات ثانوية خاملة غير ضارة.

التعقيم والتطهير

  • تستخدم مصابيح الأشعة فوق البنفسجية لتعقيم الأدوات المستخدمة في مختبرات الأحياء وأماكن العمل والمرافق الطبية.  
  • تستخدم الأشعة فوق البنفسجية كثيرًا لتطهير مياه الصرف الصحي المعالجة، كما استخدمت بشكل متزايد في معالجة مياه الشرب البلدية.
  • تستخدم الأشعة فوق البنفسجية لتعقيم العبوات قبل وضع مياه الينابيع فيها.
  • تُستخدم الأشعة فوق البنفسجية لقتل الكائنات الحية الدقيقة التي تسبب أضرار في العديد من العمليات الغذائية.
  • يمكن استخدام الأشعة فوق البنفسجية لبسترة عصائر الفاكهة عن طريق تدفق العصير فوق مصدر عالي الكثافة للأشعة فوق البنفسجية. وتكون فعالة هذه العملية حسب امتصاص العصير للأشعة فوق البنفسجية.

البيولوجيا

تزاوج الفراشات باستخدام الأشعة فوق البنفسجية
  • يمكن لبعض الحيوانات، بما في ذلك الطيور والزواحف والحشرات مثل النحل، رؤية الأطوال الموجية القريبة من الأشعة فوق البنفسجية.
  • تحتاج العديد من الفواكه والزهور والبذور للتعرض لأطوال موجية فوق البنفسجية.
  • تتوهج العقارب أو تأخذ لونًا أصفر إلى أخضر تحت إضاءة الأشعة فوق البنفسجية، مما يساعد في السيطرة عليها.
  • يمكن ملاحظة الأنماط الريشية غير المرئية عند العديد من الطيور باستخدام الأشعة فوق البنفسجية.
  • يسهل اكتشاف البول والإفرازات الأخرى لبعض الحيوانات، بما في ذلك الكلاب والقطط والبشر، باستخدام الأشعة فوق البنفسجية.
  • يمكن أن يكتشف فنيو مكافحة الآفات آثار البول من القوارض من أجل العلاج المناسب لأماكن انتشارها.
  • تستخدم الأشعة فوق البنفسجية عند بعض أنواع الفراشات كنظام اتصال للتزاوج والتعرف على الجنس.
  • يستخدم ضوء الأشعة فوق البنفسجية لجمع الخنافس في تشاكو، باراغواي.
  • استخدمت الأشعة فوق البنفسجية كمصائد للحشرات للتخلص من مختلف الحشرات الطائرة الصغيرة.

أسئلة وأجوبة

هل أشعة الهاتف أشعة فوق بنفسجية؟

أكدت الدراسات الحديثة أن الأشعة التي ترسلها الهواتف المحمولة هي أشعة فوق بنفسجية وهي ذاتها التي ترسلها الشمس، كما تتسبب في شيخوخة الجلد. وأثبت عدد من البحوث أن قضاء أربع جلسات، ومدة كل منها 8 ساعات أمام الكمبيوتر، يعرض الفرد للقدر نفسه من الأضرار التي لحقت بالجلد، مثل نحو 20 دقيقة في شمس منتصف النهار.

كيف يتم إنتاج الأشعة فوق البنفسجية؟

يتم إنتاج الأشعة فوق البنفسجية من الأسطح ذات درجة الحرارة المرتفعة، مثل الشمس، في طيف مستمر وعن طريق الإثارة الذرية في أنبوب التفريغ الغازي كطيف منفصل من الأطوال الموجية.

هل يمكن للبشر رؤية الأشعة فوق البنفسجية؟

لا، الأشعة فوق البنفسجية لا تكتشفها العين البشرية. ومع ذلك، فإن العديد من الحشرات قادرة على رؤية الأشعة فوق البنفسجية.

ما هي الأشعة فوق البنفسجية المستخدمة؟

الأشعة فوق البنفسجية مفيدة كأداة بحث وتقنية تعقيم. يمكن استخدامه أيضًا في مصابيح الفلورسنت، وهي شكل أكثر كفاءة في استخدام الطاقة للإضاءة الاصطناعية مقارنة بالمصابيح المتوهجة.

هل تسبب الأشعة فوق البنفسجية السرطان؟

تم ربط أنواع سرطانات الجلد الثلاثة الأساسية، سرطان الخلايا القاعدية والحرشفية وسرطان الجلد، بالتعرض طويل الأمد للأشعة فوق البنفسجية وربما تنتج عن التغيرات التي تولدها الأشعة فوق البنفسجية في الحمض النووي لخلايا الجلد.

كيف يمكن أن نحمي أنفسنا من الأشعة فوق البنفسجية

  • توصي المنظمات الطبية المرضى بحماية أنفسهم من الأشعة فوق البنفسجية باستخدام واقي الشمس، يحتوي على عامل حماية من الشمس (SPF) 30 أو أعلى، ويحجب الأشعة فوق البنفسجية الطويلة والمتوسطة، حيث يقلل الواقي من الشمس من تلف الحمض النووي المباشر الذي يسبب حروق الشمس، عن طريق منع الأشعة فوق البنفسجية B.
  • ارتداء ملابس واقية وقبعة شمسية واسعة الحواف، كما إن النظارات الشمسية تحمي من الأشعة فوق البنفسجية بنسبة 100٪.
  • استخدام مرطب شفاه مدعم بعامل حماية من الشمس.
  • وضع الكريم الواقي بعد التعرق أو السباحة.
  • الجلوس في الظل، بالإضافة إلى تجنب التعرض المطول للشمس بين الساعة 10 صباحًا و 4 مساءً.
  • حماية الأطفال من أشعة الشمس خلال ساعات الذروة. في حال لم تتمكن من إبعاد الطفل عن أشعة الشمس، فتأكد من حماية بشرتهم وعيناهم.
  • يجب الانتباه إلى أن السماء الملبدة بالغيوم لا تحمي من الأشعة فوق البنفسجية. ويمكن لأشعة الشمس الضارة أن تمر عبر الضباب والغيوم.

المصادر

الأشعة فوق البنفسجية – en.wikipedia

ما هي خصائص الموجات فوق البنفسجية؟ – byjus

مؤشر الأشعة فوق البنفسجية – cancer

حماية نفسك من الأشعة فوق البنفسجية – content

الأشعة فوق البنفسجية – britannica

إذا استفدت من المقال، فساعدنا بمشاركته مع من تحب