Ultraviolet lys

Ultraviolet lys (også ultraviolet stråling, UV eller uv-stråling (Retskrivningsordbogen)) er elektromagnetisk stråling som har mindre bølgelængde end synligt lys og større bølgelængde end røntgenstråling. Ultraviolet lys dækker bølgelængdeintervallet 100 nm til 380 nm.

Fysisk beskrivelse

Ozonmængder i Dobsonenheder (DU) i forskellige højder (eng. Altitude) og jordens atmosfæres blokering/absorbering af ultraviolet lys.

Efter UV-strålingens virkninger inddeles den i følgende kategorier:

• UVA: 380 nm – 320 nm
• UVB: 320 nm – 280 nm
• UVC: 280 nm – 100 nm

UV forekommer naturligt i solstråling. UVC absorberes fuldstændigt i atmosfæren og når altså ikke frem til Jordens overflade. UVB absorberes i vid udstrækning i ozonlaget. UVA absorberes ikke i atmosfæren, men det spredes som andet lys og når altså heller ikke usvækket frem til Jordens overflade. Solstrålingens indhold af UV afhænger af solhøjden (dvs. af den geografiske breddegrad, årstiden og klokkeslættet), skydækket og af højden over havets overflade. Jo længere strålingen skal rejse frem til Jordens overflade, jo mere spredes den. Derfor er UV-intensiteten størst når Solen står højt på himlen. Fjerner man sig fra havets overflade, bliver atmosfæren tyndere, og en større del af den ultraviolette stråling når frem – dette fænomen går under betegnelsen højfjeldssol. Det såkaldte UV-index er et mål for UV-strålingens styrke på en given lokalitet til et givet tidspunkt.

UV kan også frembringes vha. særlige lamper. Almindelige glødepærer udsender en beskeden mængde UV. En mere effektiv UV-kilde haves i lysstofrør, som bl.a. finder anvendelse i solarier.

Papir og hvide tekstiler tilsættes ofte stoffer som fluorescerer i UVA-lys. Hensigten er at få de hvide materialer til at fremstå endnu hvidere. Virkningen beror på at det fluorescerende stof udsender blåligt lys når det bestråles med UVA.

Samme effekt udnyttes af filatelister. I en årrække blev frimærker trykt både på fluorescerende og på ikke-fluorescerende papir. Man kan skelne mellem de to papirtyper ved at belyse dem med en UVA-lampe. Endvidere har visse pengesedler sikkerhedsmønstre som træder frem ved UVA-belysning.

Fluorescens forekommer også naturligt i visse mineraler, hvis tilstedeværelse i en bjergart altså kan påvises i UV-belysning.

Fotonenergi

Som al anden elektromagnetisk stråling kan energien af strålingen beregnes. Når elektromagnetisk stråling betragtes som partikler, også kendt som fotoner, har hver foton en energi, som er relateret til bølgens frekvens og den er givet ved Plancks relation:

E = hν, hvor

• E er fotonens energi.
• h er Plancks konstant: 6,626 × 10^-34 J*s.
• ν er bølgens frekvens.

For UV-stråling udtrykkes energien som elektronVolt, eV og kJ/mol.

Herefter er flere tabeller, der inddeler ultraviolet lys/stråling på forskellige måder.

Navn	Forkortelse	Bølgelængde-interval nanometer	Fotonenergi electronVolt	Fotonenergi kiloJoule per mol	Noter m.m.
Ultraviolet	UV	400 – 100 nm	3.10 – 12.4 eV	299 - 1196 kJ/mol

Navn	Forkortelse	Bølgelængde-interval nanometer	Fotonenergi electronVolt	Fotonenergi kiloJoule per mol	Noter m.m.
Ultraviolet A	UVA	400 – 315 nm	3.10 – 3.94 eV	299 - 380 kJ/mol	long wave, black light
Ultraviolet B	UVB	315 – 280 nm	3.94 – 4.43 eV	380 - 427 kJ/mol	medium wave
Ultraviolet C	UVC	280 – 100 nm	4.43 – 12.4 eV	427 - 1196 kJ/mol	short wave, steriliserende stråling, germicidal

Navn	Forkortelse	Bølgelængde-interval nanometer	Fotonenergi electronVolt	Fotonenergi kiloJoule per mol	Noter m.m.
Near Ultraviolet	NUV	400 – 300 nm	3.10 – 4.13 eV	299 - 399 kJ/mol	synligt for fugle, insekter og fisk
Middle Ultraviolet	MUV	300 – 200 nm	4.13 – 6.20 eV	399 - 598 kJ/mol
Far Ultraviolet	FUV	200 – 122 nm	6.20 – 10.16 eV	598 - 981 kJ/mol
Hydrogen Lyman-alpha	H Lyman-α	122 – 121 nm	10.16– 10.25 eV	981 - 989 kJ/mol
Extreme Ultraviolet	EUV	121 – 10 nm	10.25 – 124 eV	989 - 11.963 kJ/mol
Vacuum Ultraviolet	VUV	200 – 10 nm	6.20 – 124 eV	598 - 11.964 kJ/mol

UV-strålingens betydning

UV-stråling spiller en vigtig rolle i en række sammenhænge.

Kemi

UV-stråling kan udløse kemiske processer. Typisk skal der tilføres en vis mængde energi før en kemisk elementarproces kan forløbe. Det viser sig at fotonenergien i UV-lys ofte er passende til at bryde en kemisk binding og danne radikaler, sammenlign f.eks. med bindingsenergierne af C-H (410 kJ/mol), C-C (347-356 kJ/mol) og O-H (460 kJ/mol). Til sammenligning skal anføres at fotonenergien af synligt lys ligger mellem 1,8 og 3,1 eV, en relativt lille energi, men nok til at excitere et enkelt molekyle i øjets fotoreceptorer.

UV nedbryder langsomt mange typer af pigmenter. Derfor opsættes et gult (UV-absorberende) folie i udstillingsruden i visse forretninger. Omvendt udnyttede man før fremkomsten af kemiske blegemidler i stor stil UV-strålingens blegende effekt ved fremstilling af hvide tekstiler.

Biologi

Mennesker kan per definition ikke se UV, men mange dyr, bl.a. bier, rejer og krabber samt visse fisk og fugle, kan^[1]. Deres øjnes UV-følsomhed topper typisk omkring 360 nm, dvs. i UVA-området. Solstrålingens UVA kan trænge flere hundrede meter ned i klart vand, hvorimod den røde ende af synligt lys er helt absorberet i ca. 12 meters dybde. På større dybder orienterer visse vandlevende dyr sig derfor vha. UVA. Blandt pattedyrene kan visse nektardrikkende flagermus se UVA, hvilket sætter dem i stand til at finde blomster om natten^[2].

Fysiologi

Se også: Uv-indeks.

I lighed med synligt lys trænger UV ikke dybt ned i menneskekroppen. Det er primært huden og øjnene som eksponeres.

Solstrålingens indhold af UV gør os solskoldede eller solbrune. Den brune farve opstår når huden ved UVB-bestråling danner en ufarvet variant af pigmentet melanin. Forstadiet farves derefter brunt ved UVA-bestråling. Brun hud er i nogen grad beskyttet mod UV-strålingen, som absorberes i overhuden af melaninet. Visse dyr og mennesker, de såkaldte albinoer, mangler evnen til at danne melanin og er derfor permanent udsat for solstrålingens skadevirkninger. Farligst er det at opholde sig i ækvatoriale egne midt på dagen. I DK frarådes solbadning i tidsrummet 12-15 fra midten af maj til midten af august.

UVA trænger som nævnt dybt ned i klart vand. Det gælder i mindre grad UVB, men man kan faktisk blive brun mens man bader^[3]. UV-intensiteten svækkes dog betydeligt hvis vandet indeholder alger eller andre uklarheder^[4].

Vinduesglas absorberer UVA og UVB, så man bliver altså ikke brun ved at opholde sig i en vindueskarm. Krystalglas derimod som består af næsten rent kvarts, tillader passage af UVA og UVB. Da halogenpærer normalt er lavet af tyndt krystalglas, udsender de UVA og UVB. Derfor skal halogenpærer ifølge lovkrav afskærmes af minimum 2 mm UV-absorberende glas i lampen.

Langtidsvirkningerne af UV-eksponering inkluderer nedbrydelse af underhudens kollagen med rynkedannelse som konsekvens. Ved mutationer i hudcellernes arveanlæg kan UV-stråling endvidere fremkalde hudkræft.

Synet kan ligeledes lide skade ved længere tids UV-påvirkning.

Man kan beskytte sig mod de skadelige virkninger af UVA og UVB ved at benytte sig af solcreme og solbriller med UV-filter.

Helbred og medicin

Eksponering med UV er dog ikke udelukkende skadelig. Bl.a. dannes der D₃-vitamin i huden når den eksponeres for UV. Af samme grund anbefales mennesker med mørk hud eller tradition for tildækning med tøj at indtage D₃-vitamin som kosttilskud.

Solbadning har en gavnlig virkning på visse hudforandringer og hudsygdomme. Niels Finsen var pionér på dette område. Han indførte bl.a. UV-behandling af hudtuberkulose i slutningen af 1800-tallet.

Babygulsot skyldes ophobning i huden af farvestoffet bilirubin som opstår ved nedbrydning af røde blodlegemer, og som den umodne lever i utilstrækkelig grad formår at optage. I svære tilfælde ordineres en lyskur som består i at barnet eksponeres for UV.

UVB og UVC ødelægger de fleste organiske molekyler. UV-lamper anvendes derfor til at sterilisere hospitalsudstyr^[5].

Referencer

1. Ultraviolet Light and Its Role in Predation in Fish. How Fool-a-Fish Was Discovered. By Milan Jeckle M. D. Citat: "...So in summary, I was reading quality scientific research articles that were reporting that ultraviolet [UVA] traveled through [klart] water at least 700 feet [ca. 230 meter] and maybe as much as 2,500 feet [ca. 800 meter] before it was absorbed, unlike visible light which is completely absorbed in the first 40 feet [ca. 12 meter]...The result was the scientific recognition that bony fish and birds have a Rodopsin protein in their retinas which reacts to the ultraviolet wavelengths around 360 nm, a wavelength totally invisible to humans. We also discovered that insects, shrimp and crabs have similar keen ultraviolet vision..."
2. October 17, 2003, ScienceDaily: Bats Scan The Rainforest With UV-Eyes Citat: "...Bats from Central and South American that live on the nectar from flowers can see ultraviolet light...Flower visiting bats seem to need UV-vision, because the flowers they visit in the rainforest are characterised by a strong reflection of UV-spectrum light at night. It remains open whether the unusually high UV-sensitivity found in these bats involves a further photo-mechanism that is as yet unknown for mammals..."
3. WHO: Ultraviolet radiation: global solar UV index Citat: "...Water offers only minimal protection from UV radiation, and reflections from water can enhance your UV radiation exposure..."
4. Amphibians and Ultraviolet Radiation Citat: "...The more DOC [Disolved Organic Carbon], the less UVB that will penetrate beyond just the upper surface layers of water. For example, in a marsh with 13 mg C per liter of water, the surface level of UVB was reduced to 55% at just 1.4 cm deep; at 3.0 cm, the UVB was less than 5% of surface values, and at 5 cm depth, the UVB was just 2% of surface..."
5. "Reflected Ultraviolet Photography – Ultraviolet radiation". Arkiveret fra originalen 19. august 2006. Hentet 8. juli 2006.

Wikimedia Commons har medier relateret til: Ultraviolet lys