Что такое свет?

Солнечный свет проникает в верхние слои атмосферы мощностью около одного киловатта на квадратный метр. Все жизненные процессы на нашей планете приводятся в движение благодаря этой энергии. Свет - это электромагнитное излучение, его природа основана на электромагнитных полях, которые называются фотонами. Фотоны света характеризуются различными уровнями энергии и длиной волн, выражаемой в нанометрах (нм). Самые известные длины волн - видимые. Каждая длина волны представлена определенным цветом. Например, Солнце желтого цвета, потому что наиболее мощные излучения в видимом диапазоне спектра именно желтые.

Однако существуют и другие волны за пределами видимого света. Все они называются электромагнитным спектром. Самая мощная часть спектра - это гамма-лучи, далее следуют рентгеновские лучи, ультрафиолетовый свет, и только потом видимый свет, занимающий малую долю электромагнитного спектра и располагающийся между ультрафиолетовым и инфракрасным светом. Всем известен инфракрасный свет, как тепловое излучение. Спектр включает в себя микроволны и заканчивается радиоволнами, более слабыми фотонами. Для животных наибольшее полезное значение несут ультрафиолетовый, видимый и инфракрасный свет.

Видимый свет.

Помимо обеспечения привычного для нас освещения, свет несет еще и немаловажную функцию регуляция продолжительности светового дня. Видимый спектр света находится в диапазоне от 390 до 700 нм. Именно он фиксируется глазом, а цвет зависит от длины волны. Индекс цветопередачи (CRI) показывает способность какого-либо источника света освещать объект, по сравнению с естественным солнечным светом принятым за 100 CRI. Искусственные источники света со значением CRI более 95 считаются светом полного спектра, способные освещать объекты так же, как и естественное освещение. Также важная характеристика для определения цвета излучаемого света - это цветовая температура, измеряемая в Кельвинах (К).

Чем выше показатель цветовой температуры, тем насыщеннее голубой оттенок (7000К и выше). При низких значениях цветовой температуры свет имеет желтоватый оттенок, как например у бытовых ламп накаливания (2400К).

Среднее значение температуры дневного света составляет около 5600К, оно может варьировать от минимального показателя 2000К на закате до 18000К при пасмурной погоде. Для максимального приближения условий содержания животных к естественным, необходимо размещать в вольерах лампы с максимальным индексом цветопередачи CRI и цветовой температурой около 6000К. Тропические растения необходимо обеспечивать световыми волнами в диапазоне, используемом для фотосинтеза. Во время этого процесса растения используют энергию света для производства сахаров, “натурального топлива” для всех живых организмов. Освещение в диапазоне 400-450 нм способствует росту и размножению растений.

Ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолетовый свет или УФ-излучение занимает большую долю в электромагнитном излучении и находится на границе с видимым светом.

Ультрафиолетовое излучение разделяют на 3 группы в зависимости от длины волн:

• . UVA- длинноволновой ультрафиолет А, диапазон от 290 до 320 нм, имеет важное значение для рептилий.
• . UVB - средневолновой ультрафиолет B, диапазон от 290 до 320 нм, имеет наиболее существенное значение для рептилий.
• . UVC - коротковолновой ультрафиолет C, диапазон от 180 до 290 нм, является опасным для всех живых организмов (ультрафиолетовая стерилизация).

Было доказано, что ультрафиолет А (UVA) влияет на аппетит, окрас, поведение и репродуктивную функцию животных. Рептилии и амфибии видят в диапазоне UVA (320- 400 нм), поэтому именно он влияет на то, как они воспринимают окружающий мир. Под воздействием этого излучения цвет еды или другого животного будут выглядеть иначе, чем воспринимает глаз человека. Подача сигналов при помощи частей тела (например, Anolis sp.) или изменение цвета покровов (например, Chameleon sp) распространено повсеместно среди рептилий и земноводных, и если UVA-излучение отсутствует, то эти сигналы могут восприниматься животными не корректно. Наличие ультрафиолета А играет важную роль при содержании и разведении животных.

Ультрафиолет B находится в диапазоне волн 290-320 нм. В естественных условиях рептилии синтезируют витамин D3 под воздействием солнечных лучей UVB-спектра. В свою очередь, витамин D3 необходим для усвоения животными кальция. На кожных покровах UVB вступает в реакцию с предшественником витамина D, 7-дегидрохолестеролом. Под влиянием температуры и специальных механизмов кожи, провитамин D3 превращается в витамин D3. Печень и почки преобразуют витамин D3 в его активную форму, гормон (1,25-дигидрокиси витамин D), которые регулирует кальциевый обмен.

Хищные и всеядные пресмыкающиеся получают большое количество необходимого витамина D3 из пищи. Растительная пища не содержит D3 (холекальцеферол), а содержит D2 (эргокальцеферол), который менее эффективен в метаболизме кальция. Именно по этой причине растительноядные пресмыкающиеся сильнее зависят от качества освещения, чем плотоядные.

Нехватка витамина D3 достаточно быстро приводит к нарушению обмена веществ в костных тканях животных. При подобных нарушениях метаболизма патологические изменения могут отразиться не только на костных тканях, но и на других системах органов. Внешними проявлениями нарушений могут быть отеки, вялость, отказ от пищи, неправильно развитие костей и панциря у черепах. При обнаружении подобных симптомов, необходимо обеспечить животное не только источником UVB-излучения, но и добавить в рацион корма или добавки с кальцием. Но не только молодые животные подвержены подобным нарушениям при неправильном содержании, взрослые особи и яйцекладущие самки также подвергаются серьезному риску при отсутствии UVB-излучения.

Инфракрасный свет

Природная эктотермия рептилий и земноводных (холоднокровность) подчеркивает важность инфракрасного излучения (тепла) для терморегуляции. Диапазон инфракрасного спектра находится в сегменте не видимым человеческим глазом, но отчетливо ощущаемом теплом на коже. Солнце излучает большую часть своей энергии в инфракрасной части спектра. Для рептилий, активных преимущественно в светлое время суток, лучшим источников терморегуляции являются специальные греющие лампы, излучающие большое количество инфракрасного света (+700 нм).

Интенсивность освещения

Климат Земли определяется количеством солнечной энергии, попадающей на ее поверхность. На интенсивность освещения влияют множество факторов, такие как озоновый слой, географическое положение, облака, влажность воздуха, высота расположения относительно уровня моря. Количество света, падающего на поверхность, называется освещенностью и измеряется в люменах на квадратный метр или люксах (lux). Освещенность под прямыми солнечными лучами составляет около 100 000 lux. Обычно дневная освещенность, проходя через облака, колеблется от 5 000 до 10 000 lux, ночью от Луны она составляет всего лишь 0,23 lux. Густая растительность в тропических лесах также влияет на эти значения.

Ультрафиолетовое излучение измеряется в микроваттах на квадратный сантиметр (µW/sm2). Его количество сильно отличается на разных полюсах, увеличиваясь при приближении к экватору. Количество UVB-излучения в полдень на экваторе составляет примерно 270 µW/sm2.Это значение уменьшается с заходом Солнца, и также увеличивается с рассветом. Животные в естественной среде обитания принимают солнечные ванны преимущественно с утра и на закате, остальную часть времени они проводят в своих убежищах, норах или в корне деревьев. В тропических лесах лишь малая часть прямых солнечных лучей может проникнуть сквозь густую растительность в нижние слои, достигнув поверхности земли.

Уровень ультрафиолетового излучения и света, в среде обитания рептилий и амфибий, может изменяться в зависимости от целого ряда факторов:

Среда обитания:

В зонах тропических лесов тени значительно больше, чем в пустыне. В густых лесах значение УФ-излучения имеет широкий диапазон, на верхние ярусы леса попадает значительно больше прямых солнечных лучей, чем на лесную почву. В пустынных и степных зонах практически нет естественных укрытий от прямых солнечных лучей, также эффект излучения может быть усилен за счет отражения от поверхности. В горной местности есть долины, куда солнечный свет может проникать лишь на несколько часов в сутки.

Проявляя большую активность в течение светового дня, дневные животные получают больше УФ-облучения, чем ночные виды. Но даже они не проводят весь день под прямыми солнечными лучами Солнца. Многие виды прячутся в укрытиях в самое жаркое время дня. Прием солнечных ванн ограничивается ранним утром и вечером. В различных климатических поясах дневные циклы активности у рептилий могут отличаться. Некоторые виды ночных животных выходят погреться на солнце днем с целью терморегуляции.

Широта:

Наибольшей интенсивность ультрафиолетовое излучение обладает на экваторе, где Солнце располагается на наименьшем расстоянии от поверхности Земли, и его лучи проходят минимальное расстояние сквозь атмосферу. Толщина озонового слоя в тропиках по естественным причинам тоньше, чем в средних широтах, поэтому озоном поглощается меньше УФ-излучения. Полярные широты более удалены от Солнца, и немногочисленные ультрафиолетовые лучи вынуждены проходить через богатые озоном слои с большими потерями.

Высота над уровнем моря:

Интенсивность УФ-излучения увеличивается с высотой, поскольку уменьшается толщина атмосферы, поглощающей солнечные лучи.

Погодные условия:

Облака играют серьезную роль фильтра для лучей ультрафиолета, направляющихся к поверхности Земли. В зависимости от толщины и формы они способны поглощать до 35 - 85 % энергии солнечных излучений. Но, даже покрывая полностью небо, облака не перекроют доступ лучей к поверхности Земли.

Отражение:

Некоторые поверхности, такие как песок (12%), трава (10%) или вода (5%) способны отражать ультрафиолетовое излучение, которое на них попадает. В таких местах интенсивность УФ-излучения может быть значительно выше ожидаемых результатов даже в тени.

Озон:

Озоновый слой поглощает часть ультрафиолетового излучения Солнца, которое направлялось к поверхности Земли. Толщина озонового слоя изменяется в течение года, а сам он постоянно перемещается.

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.

Теоретически вопрос «Чем инфракрасные лучи отличаются от ультрафиолетовых? » мог бы заинтересовать любого человека. Ведь и те, и другие лучи входят в состав солнечного спектра – а воздействию Солнца мы подвергаемся ежедневно. На практике же его чаще всего задают себе те, кто собирается приобрести устройства, известные как инфракрасные обогреватели, и хотел бы убедиться в том, что подобные приборы абсолютно безопасны для здоровья человека.

Чем инфракрасные лучи отличаются от ультрафиолетовых с точки зрения физики

Как известно, кроме семи видимых цветов спектра за его пределами имеются и невидимые глазу излучения. Помимо инфракрасных и ультрафиолетовых, к ним относятся рентгеновские лучи, гамма-лучи и микроволны.

Инфракрасные и УФ-лучи сходны в одном: и те, и другие относятся к той части спектра, который не видим невооруженному глазу человека. Но этим и ограничивается их сходство.

Инфракрасное излучение

Инфракрасные лучи были обнаружены за пределами красной границы, между длинноволновым и коротковолновым участками этой части спектра. Стоит отметить, что почти половина солнечной радиации – это именно инфракрасное излучение. Основная характеристика этих не видимых глазу лучей – сильная тепловая энергия: ее непрерывно излучают все нагретые тела.
Излучение этого вида подразделяется на три области по такому параметру, как длина волны:

• от 0,75 до 1,5 мкм – ближняя область;
• от 1,5 до 5,6 мкм – средняя;
• от 5,6 до 100 мкм – дальняя.

Нужно понимать, что инфракрасное излучение является не продуктом всевозможных современных технических устройств, к примеру, ИК-обогревателей. Это фактор природной окружающей среды, который постоянно действует на человека. Наше тело непрерывно поглощает и отдает инфракрасные лучи.

Ультрафиолетовое излучение

Существование лучей за фиолетовой границей спектра было доказано в 1801 году. Диапазон ультрафиолетовых лучей, испускаемых Солнцем, составляет от 400 до 20 нм, однако до земной поверхности доходят только незначительная часть коротковолнового спектра – до 290 нм.
Ученые считают, что ультрафиолету принадлежит значительная роль в образовании первых на Земле органических соединений. Однако воздействие этого излучения носит и отрицательный характер, приводя к распаду органических веществ.
При ответе на вопрос, чем инфракрасное излучение отличается от ультрафиолетового , необходимо обязательно рассмотреть воздействие на организм человека. И здесь основное отличие заключается в том, что эффект инфракрасных лучей ограничивается преимущественно тепловым действием, в то время как ультрафиолетовые лучи способны оказывать еще и фотохимическое воздействие.
УФ-излучение активно поглощается нуклеиновыми кислотами, следствием чего являются изменения важнейших показателей жизнедеятельности клеток – способности к росту и делению. Именно повреждение ДНК является главным компонентом механизма воздействия на организмы ультрафиолетовых лучей.
Основной орган нашего тела, на который действует ультрафиолетовое излучение – это кожа. Известно, что благодаря УФ-лучам запускается процесс образования витамина Д, который необходим для нормального усвоения кальция, а также синтезируются серотонин и мелатонин – важные гормоны, оказывающие влияние на суточные ритмы и настроение человека.

Воздействие ИК и УФ-излучения на кожу

Когда человек подвергается воздействию солнечных лучей, на поверхность его тела оказывают влияние и инфракрасные, ультрафиолетовые лучи. Но результат этого воздействия будет различным:

• ИК-лучи вызывают прилив крови к поверхностным слоям кожи, повышение ее температуры и покраснение (калорическая эритема). Этот эффект исчезает сразу же, как только действие облучения прекращается.
• Воздействие УФ-излучения имеет скрытый период и может проявляться через несколько часов после облучения. Длительность ультрафиолетовой эритемы составляет от 10 часов до 3-4 дней. Кожа краснеет, может шелушиться, затем окраска ее становится более темной (загар).

Доказано, что избыточное воздействие ультрафиолета может привести к возникновению злокачественных заболеваний кожи. В то же время в определенных дозах УФ-излучение полезно для организма, что позволяет применять его для профилактики и лечения, а также для уничтожения бактерий в воздухе помещений.

Безопасно ли инфракрасное излучение?

Опасения людей по отношению к такому виду устройств, как инфракрасные обогреватели, вполне понятно. В современном обществе уже сформировалась устойчивая тенденция с изрядной долей опасения относиться ко многим видам излучения: радиация, рентгеновские лучи и др.
Рядовым потребителям, которые собираются приобрести устройства, основанные на использовании инфракрасного излучения, важнее всего знать следующее: инфракрасные лучи совершенно безопасны для здоровья человека. Именно это стоит подчеркнуть, рассматривая вопрос, чем инфракрасные лучи отличаются от ультрафиолетовых .
Исследованиями доказано: длинноволновое ИК-излучение не только полезно для нашего тела – оно ему совершенно необходимо. При недостатке ИК-лучей страдает иммунитет организма, а также проявляется эффект его ускоренного старения.


Положительное воздействие инфракрасного излучения уже не вызывает сомнений и проявляется в различных аспектах.

Ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.

Ультрафиолетовое излучение относится к невидимому оптическому спектру. Естественным источником ультрафиолетового излучения является солнце, на которое приходится приблизительно 5% плотности потока солнечного излучения, - это жизненно необ­ходимый фактор, оказывающий благотворное стимулирующее дей­ствие на живой организм.

Искусственные источники ультрафиолетового излучения (элек­трическая дуга при электросварке, электроплавке, плазмотроны и др.) могут стать причиной поражений кожи и зрения. Острые поражения глаз (электроофтальмия) представ­ляют собой острый конъюнктивит. За­болевание проявляется ощущением постороннего тела или песка в глазах, светобоязнью, слезотечением. К хроническим заболевани­ям относят хронический конъюнктивит, катаракту. Кожные поражения протекают в форме острых дерматитов, иногда с образованием отеков и пузырей. Могут возник­нуть общетоксические явления с повышением температуры, ознобом, головными болями. На коже после интенсивного облучения развиваются гиперпигментация и шелушение. Длительное воздействие ультрафиолетового излучения приводит к «старению» кожи, вероятности развития злокачественных новообразований.

Гигиеническое нормированиеультрафиолетового излучения осуществляется по СН 4557-88, которые устанавливают допустимые плотности потока излучения в зависимости от длины волн при условии защиты органов зрения и кожи.

Допустимая интенсивность облучения работающих при
незащищенных участках поверхности кожи не более 0,2 м 2 (лицо,
шея, кисти рук) общей продолжительностью воздействия излучения 50% рабочей смены и длительности однократного облучения
свыше 5 мин не должно превышать 10 Вт/м 2 для области 400-280 нм и
0,01 Вт/м 2 - для области 315-280 нм.

При использовании специальной одежды и средств защиты лица
и рук, не пропускающих излучение, допустимая интенсивность
облучения не должна превышать 1 Вт/м 2 .

К основным методам защитыот ультрафиолетового излучения относят экраны, средства индивидуальной защиты (одежда, очки), защитные кремы.

Инфракрасное излучение представляет собой невидимую часть оптического электромагнитного спектра, энергия которого при поглощении в биологической ткани вызывает тепловой эффект. Источникими инфракрасного излучения могут быть плавильные печи, расплавленный металл, нагретые детали и заготовки, различные виды сварки и др.

Наиболее поражаемые органы: кожный покров и органы зре­ния. При остром облучении кожи возможны ожоги, резкое расши­рение капилляров, усиление пигментации кожи; при хронических облучениях изменение пигментации может быть стойким, напри­мер эритемоподобный (красный) цвет лица у рабочих-стеклоду­вов, сталеваров.

При воздействии на зрение могут отмечаться помутнение и ожог роговицы, инфракрасная катаракта.

Инфракрасное излучение воздействует также на обменные процессы в миокарде, водно-электролитный баланс, на состояние верхних дыхательных путей (развитие хронического ларингита, ринита, синуситов), может быть причиной теплового удара.

Нормирование инфракрасного излученияосуществляется по интенсивности допустимых интегральных потоков излучения с учетом спектраль­ного состава, размера облучаемой площади, защитных свойств спецодежды для продолжительности действия в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 и Санитарными правилами и нормами СН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микро­климату Производственных помещений».

Интенсивность теплового облучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных и непостоянных рабочих местах не должна превышать 35 Вт/м 2 при облучении 50% поверхности тела и более, 70 Вт/м 2 - при величине облучаемой поверхности от 25 до 50% и 100 Вт/м 2 - при облучении не более 25% поверхности тела.

Интенсивность теплового облучения работающих от открытых источников (нагретый металл, стекло, “открытое” пламя и др.) не должна превышать 140 Вт/м 2 , при этом облучению не должно подвергаться более 25% поверхности тела и обязательным является использование средств индивидуальной защиты, в том числе средств защиты лица и глаз.

Допустимая интенсивность облучения на постоянных и непостоянных местах дана в табл. 4.20.

Таблица 4.20.

Допустимая интенсивность облучения

Основные мероприятия по снижению опасности воздействия инфракрасного излучения на человека включают в себя: снижение интенсивности излучения источника; технические защитные средства; защита временем, использование средств индивидуальной защиты, лечебно-профилактические мероприятия.

Технические защитные средства подразделяются на ограждающие, теплоотражающие, теплоотводящие и теплоизолирующие экраны; герметизацию оборудования; средства вентиляции; средства автоматического дистанционного управления и контроля; сигнализацию.

При защите временем во избежание чрезмерного общего перегревания и локального повреждения (ожог) регламентируется продолжительность периодов непрерывного инфракрасного облучения человека и пауз между ними (табл. 4.21. по Р 2.2.755-99).

Таблица 4.21.

Зависимость непрерывного облучения от его интенсивности.

Вопросы к 4.4.3.

1. Охарактеризуйте природные источники электромагнитного поля.
2. Дайте классификацию антропогенных электромагнитных полей.

3. Расскажите о действие электромагнитного поля на человека.

4. Что такое нормирование электромагнитных полей.

5. Какие установлены допустимые уровни воздействия электромагнитных полей на рабочих местах.

6. Перечислите основные мероприятия по защите работающих от неблагоприятного влияния электромагнитных полей.

7. Какие экраны применяются для защиты от электромагнитных полей.

8. Какие применяются индивидуальные средства защиты и как определяется их эффективность.

9. Охарактеризуйте виды ионизирующего излучения.

10. Какие дозы характеризуют воздействие ионизирующего излучения.

11. Каково действие ионизирующего излучения на человека.

12. Что такое нормирование ионизирующего излучения.

13. Расскажите порядок обеспечениябезопасности при работе с ионизирующими излучениями.

14. Дайте понятие лазерного излучения.

15. Охарактеризуйте его воздействие на человека и методы защиты.

16. Дайте понятие ультрафиолетового излучения, его действия на человека и методов защиты.

17. Дайте понятие инфракрасного излучения, его действия на человека и методов защиты.

Главная » Упражнения » Инфракрасное и ультрафиолетовое излучение таблица. Ультрафиолетовое и инфракрасное излучение