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紫外線
物理學(xué)中光學(xué)定義
紫外線(Ultraviolet)，簡(jiǎn)稱(chēng)UV，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織( ISO) 把波長(zhǎng)為10nm~400nm，電磁波譜中頻率為750THz～30PHz的射線定義為紫外線。
基本信息
中文名
紫外線
外文名
Ultraviolet
發(fā)現(xiàn)者
里特(Johann Wilhelm Ritter)
首次觀測(cè)時(shí)間
1801年
符號(hào)
UV
適用學(xué)科
光學(xué)
應(yīng)用領(lǐng)域
紫外線發(fā)展史
1801年, 德國(guó)物理學(xué)家里特發(fā)現(xiàn)在人們視覺(jué)能夠感受的光線之外仍有一種射線。由于這種射線位于可見(jiàn)紫色光之外, 被稱(chēng)為紫外線。
1878年，里特再次發(fā)現(xiàn)短波紫外線能夠?qū)?xì)菌造成一定致命影響，并將其用于滅菌。
1893年，德國(guó)物理學(xué)家維克多·舒曼發(fā)現(xiàn)了波長(zhǎng)在200nm以下的紫外線，因被空氣中的氧氣強(qiáng)烈吸收而命名為“真空紫外線” 。
1910年，法國(guó)Marseille的一家自來(lái)水廠，成為世界上第一次將紫外線技術(shù)大規(guī)模實(shí)際生產(chǎn)化應(yīng)用在水殺菌處理上的廠家。
1960 年，紫外線輻射對(duì) DNA 的影響被證實(shí)。
2000年美國(guó)GTE公司為美國(guó)海軍研制并裝備了紫外光通信系統(tǒng)。
來(lái)源
自然界
紫外光波長(zhǎng)為10～400nm，由于在這一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的射線依波長(zhǎng)變化而表現(xiàn)出不同效應(yīng)，所以一般把紫外輻射劃分為NUV(400～315nm)、MUV(315～280nm)、FUV(280～200nm)、VUV(200~10nm)四個(gè)波段。
自然界中太陽(yáng)是最大的紫外輻射源。太陽(yáng)輻射的紫外光要到達(dá)近地低空地面則要受大氣層的強(qiáng)烈作用。大氣層影響紫外光在近地低空分布比較大的因素是氧氣分子的吸收和臭氧分子的吸收。下圖是地面的太陽(yáng)輻射大氣吸收光譜一般情況圖。
大氣吸收紫外光圖譜
1)高空大氣層中的氧氣強(qiáng)烈吸收波長(zhǎng)小于200nm的紫外線。
2)對(duì)流層上部平流層中的臭氧對(duì)300～200nm范圍的紫外線有強(qiáng)烈的吸收作用，因而太陽(yáng)輻射的紫外線在近地大氣中這一波段幾乎不存在，這就是“日盲區(qū)”。
3)太陽(yáng)輻射中的近紫外成分(400～300nm)通過(guò)地球大氣層較多，因此該波段被稱(chēng)為大氣的“紫外窗口”。由于紫外輻射在大氣層中傳播時(shí)強(qiáng)烈的散射作用，所以近地大氣中的紫外輻射是均勻分布的。
人工產(chǎn)生：
- 弧光燈：也稱(chēng)氣體放電燈，由兩個(gè)電極組成，兩個(gè)電極之間有等離子體( 電弧)，被密封在一個(gè)透明的裝有氣體( 例如汞或氙) 的外殼中。通過(guò)施加高電壓，電子返回基態(tài)時(shí)被激發(fā)并發(fā)出激光。不同的氣體和壓力會(huì)導(dǎo)致不同的光譜輸出。
- 紫外線燈：利用流失的氣體中的氙或氬原子（當(dāng)然還有一定的汞），從而發(fā)射紫外線能夠使燈管內(nèi)的熒光物質(zhì)發(fā)出可見(jiàn)光。紫外線熒光燈采用氣體電燈管，紫外線燈的波長(zhǎng)和強(qiáng)度不同，可以用于紫外線干燥、紫外線殺菌、紫外線光源等方面。
- 紫外線激光器：紫外激光的波長(zhǎng)短，能量聚集集中，辨率高，特別是具有“冷加工”的特性，能直接破壞連接物質(zhì)的化學(xué)鍵，而不產(chǎn)生對(duì)外圍的加熱，是一種理想的加工、切割工具。
- 黑光燈：熱光源黑光燈由啟動(dòng)電極產(chǎn)生輝光放電，使水銀蒸發(fā)、電離，在兩主電極之間產(chǎn)生電弧，弧光發(fā)出的紫外線波譜主峰在365nm 左右。即遵從電子躍遷原理,原子的電子從激發(fā)態(tài)回歸到基態(tài)，發(fā)射不同波長(zhǎng)的電磁波，汞原子的電子激發(fā)態(tài)與基態(tài)的能量差剛好在紫外線的范圍。LED 黑光燈建立在半導(dǎo)體發(fā)光的基礎(chǔ)上，給發(fā)光半導(dǎo)體加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)構(gòu)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合產(chǎn)生自發(fā)輻射的紫外線。
- 紫外線 LED：發(fā)光二極管(LED) 是將電流轉(zhuǎn)換為波長(zhǎng)范圍為274至1300nm的窄帶光的半導(dǎo)體。LED可以發(fā)出與激光相同的波長(zhǎng)，但能量輸出較低，因此LED提供的光線更柔和，不會(huì)像激光一樣帶來(lái)組織損壞的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)長(zhǎng)ED可以制成面板，所以與激光相比它們可以覆蓋更大的身體表面積，從而縮短了治療時(shí)間。目前LED已被應(yīng)用于光動(dòng)力療法(PDT)、痤瘡、美容等治療中。
- 真空紫外線 ：波長(zhǎng)小于200nm范圍內(nèi)的紫外線被稱(chēng)為真空紫外線，真空紫外線是指位于200納米以下的紫外線輻射，由于空氣中的氣體和水汽吸收該波長(zhǎng)的輻射，因此必須在真空條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)。
- 極紫外線 ：波長(zhǎng)在10~121nm范圍之間的紫外線叫做極紫外線， 相較于輻射波長(zhǎng)更長(zhǎng)的紫外線，極紫外線由于其波長(zhǎng)更短，在大氣中會(huì)被氧氣強(qiáng)烈吸收，所以也更難以在大氣中傳播。
定量描述
輻射照度(irradiance)
從上部進(jìn)入包含被照射點(diǎn)的無(wú)限小的面的總?cè)肷涔β食赃@個(gè)無(wú)限小的面的面積，單位是
輻射照度概念
從各個(gè)方向進(jìn)入包含被照射點(diǎn)的無(wú)限小的球的總?cè)肷涔β食赃@個(gè)無(wú)限小的球的截面積， 單位是
劑量率的概念
紫外線強(qiáng)度(UV intensity)
紫外線強(qiáng)度是在劑量率和輻射照度出現(xiàn)以前使用的描述紫外線的計(jì)量單位, 它模糊地涵蓋了應(yīng)該由劑量率和輻射強(qiáng)度兩個(gè)概念表達(dá)的內(nèi)容。在進(jìn)行準(zhǔn)確、深入分析輻射場(chǎng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。目前，在一定的環(huán)境下，這個(gè)名詞仍在口語(yǔ)中使用。但在嚴(yán)謹(jǐn)描述紫外線時(shí)，應(yīng)該使用劑量率和輻射照度。
人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫降?/span>防曬霜中提到的抗紫外線強(qiáng)度，通常指的是SPF（sun protection factor）和PA（protection UVA）指數(shù)其分別反映了防曬用品對(duì)太陽(yáng)光的中波紫外線UVB和長(zhǎng)波紫外線UVA的抵抗能力。
通常，防曬用品對(duì)太陽(yáng)光紫外線的抵抗能力可用參數(shù)SPF（也稱(chēng)防曬系數(shù)）來(lái)表示，SPF值定義為：假設(shè)在恒定的紫外線強(qiáng)度，一個(gè)沒(méi)有任何防曬措施的人暴露在陽(yáng)光下經(jīng)過(guò)x小時(shí)后皮膚會(huì)變紅，當(dāng)他采用SPF值為n的防曬品，用量
分類(lèi)
紫外線按照波長(zhǎng)可被分為三類(lèi)：：紫外UV-A、紫外UV-B、紫外UV-C。
UV-A（波長(zhǎng)315~400納米）
長(zhǎng)波紫外線，是最長(zhǎng)波長(zhǎng)、能量最低的紫外線，穿透力較強(qiáng)，可以穿透云層和玻璃，對(duì)皮膚的傷害較小，但長(zhǎng)期暴露也會(huì)引起光老化、黑色素沉著等。
UV-B（波長(zhǎng)280~315納米）
中波紫外線，波長(zhǎng)和能量介于UV-A和UV-C之間，能夠被大氣層的臭氧層吸收，因此只有少量到達(dá)地面，能夠刺激皮膚產(chǎn)生黑色素，但過(guò)度暴露會(huì)引起曬傷、皮膚癌等。
UV-C（波長(zhǎng)100~280納米）
短波紫外線，波長(zhǎng)最短、能量最高，可以被空氣和臭氧層吸收。短波紫外線處理是一種無(wú)化學(xué)殘留，操作簡(jiǎn)便，成本低廉的物理保鮮方法。
此外，按照ISO對(duì)紫外線波長(zhǎng)的分類(lèi)和定義，還可以細(xì)分為下表內(nèi)容。
名稱(chēng) | 英文縮寫(xiě) | (真空中)波長(zhǎng)范圍λ | 光子能量ε |
低頻紫外/長(zhǎng)波紫外 | UVA | 400nm~315nm | 3.10eV~3.94eV |
中頻紫外/中波紫外 | UVB | 315nm~280nm | 3.94eV~4.43eV |
高頻紫外/短波紫外 | UVC | 280nm~100nm | 4.43eV~12.4eV |
近紫外 | NUV | 400nm~300nm | 3.10eV~4.13eV |
中紫外 | MUV | 300nm~200nm | 4.13eV~6.20eV |
遠(yuǎn)紫外 | FUV | 200nm~122nm | 6.20eV~10.2eV |
真空紫外 | VUV | 200nm~100nm | 6.20eV~12.4eV |
淺紫外 | LUV | 100nm~88nm | 12.4eV~14.1eV |
超紫外 | SUV | 150nm~10nm | 8.28eV~124eV |
極紫外 | EUV | 121nm~10nm | 10.3eV~124eV |
應(yīng)用
不同波段紫外線具有不同領(lǐng)域的應(yīng)用。
長(zhǎng)波紫外線
醫(yī)療領(lǐng)域
長(zhǎng)波紫外線照射于可以用于醫(yī)療領(lǐng)域，例如：皮膚科中，利用長(zhǎng)波紫外線（波長(zhǎng)340～400nm）根據(jù)具有產(chǎn)生紅斑損傷小和能滲透入皮膚真皮及皮下組織等更深組織和表面血管叢的優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)生不同的生物學(xué)效應(yīng)治療特應(yīng)性皮炎患者皮損區(qū)，通過(guò)增加活性氧數(shù)目、誘導(dǎo)T細(xì)胞發(fā)生凋亡、影響促炎細(xì)胞因子水平、抑制鈣調(diào)磷酸酶活性及朗漢斯細(xì)胞功能等發(fā)揮抗感染作用而達(dá)到治療目的。
食品保鮮
長(zhǎng)波紫外線照射也可以用在食品保鮮領(lǐng)域，例如通過(guò)UV-A照射處理鮮切果蔬可以有效提高異香豆素和綠原酸等酚類(lèi)物質(zhì)的含量，還可對(duì)超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)等氧化代謝相關(guān)酶活性有一定的增強(qiáng)作用。
UV-A在部分鮮切果蔬保鮮中的應(yīng)用見(jiàn)下表：
紫外線波長(zhǎng)/nm | 果蔬種類(lèi) | 處理?xiàng)l件 | 保鮮效果 |
398 | 蘋(píng)果 | 25℃，60 min,劑量:2.43x10-3 W/m2 | PPO活性降低，色度減少比例為58%褐變程度降低 |
398 | 梨 | 25℃，60 min,劑量:2.43x10-3 W/m2 | PPO活性降低，色度減少比例為25%褐變程度降低 |
315 | 胡蘿卜 | 14 s，劑量:(20.10.3)mW/cm2 | PAL活性增加，抗氧化能力提高 |
365 | 菠菜 | 420s，劑量：1.764kj/m2 | 抑制微生物生長(zhǎng)，提高抗氧化能力，使貨架期達(dá)12天 |
研究表明，使用UV-A照射處理鮮切蘋(píng)果可通過(guò)抑制其多酚氧化酶(PPO)活性使褐變率降低60％，色度減少比例為58％，有效抑制褐變發(fā)生。低強(qiáng)度UV-A循環(huán)照射鮮切菠菜可有效抑制總菌和假單胞菌的生長(zhǎng)繁殖，同時(shí)還可通過(guò)調(diào)控SOD、POD和抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)等3種抗氧化酶的活性，來(lái)提高鮮切菠菜的抗氧化能力，減緩衰老進(jìn)程，使貨架期達(dá)12天。
中波紫外線
食品保鮮
中波紫外線是波長(zhǎng)280-315nm紫外輻射的總稱(chēng)。有研究指出UV-B可以部分穿過(guò)大氣層到達(dá)地面，容易被一些蛋白質(zhì)、核酸等具有重要功能的大分子物質(zhì)吸收，從而引起植物產(chǎn)生一系列生理生化反應(yīng)。目前，UV-B照射技術(shù)主要在采后果蔬保鮮中應(yīng)用較多。其部分保鮮應(yīng)用見(jiàn)下表：
紫外線波長(zhǎng)/nm | 果蔬種類(lèi) | 處理?xiàng)l件 | 保鮮效果 |
280 | 黃瓜 | 60min,劑量:18.0kj/m2 | 保持良好的色澤，增加總酚含量，將貨架期延長(zhǎng)約2天 |
280 | 菠蘿 | 90s,劑量:4.5kj/m2 | 提高硬度、TSS 和還原糖，降低可滴定酸和褐變度 |
280 | 蓮藕 | 10min，劑量:1.5~3kj/m2 | 褐變程度明顯降低 |
280 | 西蘭花 | 420s，劑量：4.5kj/m2 | 提高了總抗氧化能力，可在5C下保存11天 |
軍事應(yīng)用
中波紫外線可以用作導(dǎo)彈制導(dǎo)，引導(dǎo)導(dǎo)彈對(duì)目標(biāo)進(jìn)行攻擊，用紫外能量比率鑒別紅外干擾和不利背景源，可大大提高目標(biāo)的探測(cè)能力和抗紅外干擾能力，極大地增強(qiáng)導(dǎo)彈的作戰(zhàn)性能。
醫(yī)療領(lǐng)域
中波紫外線照射可以促進(jìn)機(jī)體對(duì)鈣的吸收，具有抗佝僂病的效果。最大抗佝僂病強(qiáng)度位于波長(zhǎng)為282nm處。UV-B紫外線主要是通過(guò)機(jī)體光電過(guò)程和光化學(xué)過(guò)程，使皮膚產(chǎn)生許多活性物質(zhì)7-脫氫麥角固醇，在UV-B紫外照射下能轉(zhuǎn)化為維生素D。1980年，日本田坂重元，首先使用280-380nm的熒光燈預(yù)防兒童佝僂病，并和日光浴進(jìn)行比較，取得了滿(mǎn)意的效果。
短波紫外線
食品殺菌
短波紫外線可通過(guò)穿透微生物細(xì)胞膜使DNA鏈中相鄰的胸腺嘧啶和胞嘧啶之問(wèn)發(fā)生交聯(lián)，從而阻礙DNA復(fù)制和翻譯，導(dǎo)致細(xì)胞無(wú)法運(yùn)行正常的功能，最終使其死亡。有研究表明，適度劑量的UV-C照射處理可使沙門(mén)氏菌、單核細(xì)胞增生李斯特菌和大腸桿菌的數(shù)量減少5lg(CFU／mL)以上。在蔬菜中的殺菌例子見(jiàn)下表：
紫外線波長(zhǎng)/nm | 果蔬種類(lèi) | 處理?xiàng)l件 | 殺菌效果 |
254 | 西蘭花 | 結(jié)合水洗（WUV) 劑量：0.5kj/m2 | 可使單核細(xì)胞增生李斯特菌的初始菌落總數(shù)減少 2.41g(CFU/g) |
253.7 | 淮山 | 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的殼聚糖（CS）劑量：3.0kj/m2 | 可使呼吸強(qiáng)度和菌落總數(shù)分別降低23.6%和30.8%，使總酚含量和抗氧化能力分別提高22.2%和20.2% |
醫(yī)療領(lǐng)域
短波紫外線治療具有殺菌、消炎、鎮(zhèn)痛、促進(jìn)組織再生的作用，通過(guò)紫外線照射后可促進(jìn)血管擴(kuò)張，加速血液流通，增加組織血液灌注，從而促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞有絲分裂及膠原的合成和分泌，從而達(dá)到抗炎、促進(jìn)口腔愈合的效果。
口腔潰瘍患者采用短波紫外線治療儀聯(lián)合飲食干預(yù)護(hù)理可改善口腔健康狀況和生活質(zhì)量，提高護(hù)理滿(mǎn)意度。
未來(lái)發(fā)展
通過(guò)紫外線傳感器的應(yīng)用和發(fā)展，選用紫外線冷光源作為傳感器，不但可以節(jié)約能源，而且這種冷光傳感器具有靈敏度高、選擇性好的性能。當(dāng)被檢測(cè)物體表面不夠清潔時(shí)，光電傳感器和紅外線傳感器的分辨率會(huì)下降。當(dāng)被照射光的顏色相近時(shí)，光電傳感器也很難分辨清楚，而紫外線傳感器則可以分辨出不同顏色的冷光，因而提高了其檢測(cè)的可靠性，可以幫助無(wú)人駕駛車(chē)輛進(jìn)行更精準(zhǔn)的導(dǎo)航和感知，提高駕駛的安全性和精度。
在機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)中，若將檢測(cè)位置標(biāo)記安裝在連桿蓋與連桿體聯(lián)接的軸承部位，也可以通過(guò)紫外線傳感器檢測(cè)和調(diào)整曲軸的位置方向是否正確。隨著機(jī)電一體化新技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展，紫外線傳感器的性能將會(huì)得到不斷完善，其檢測(cè)結(jié)果將會(huì)更精確，檢測(cè)距離更長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)檢測(cè)性能更好。因此，紫外線傳感器的應(yīng)用前景必將更加廣闊。
未來(lái)隨著光治療技術(shù)的發(fā)展，人們還可以利用紫外線的能量來(lái)治療某些疾病，紫外線治療有望成為有力的醫(yī)療手段。此外，還可以利用紫外線做成測(cè)器，檢測(cè)某些物質(zhì)是否存在或濃度高低，檢測(cè)一些藥品和化妝品中是否添加有害成分，從而保證產(chǎn)品的品質(zhì)和安全性。
紫外線相關(guān)的文章
金庸小說(shuō)《神雕俠侶》中的人物，是一燈大師四大弟子“漁樵耕讀”之一耕夫武三通和武三娘的大兒子，武修文的哥哥，后來(lái)被郭靖收為徒弟，妻子是耶律燕。
迦瑪爾·阿卜杜爾·納賽爾（阿拉伯語(yǔ)：???? ??? ???????/英語(yǔ)：Gamal Abdel Nasser，1918年1月15日–1970年9月28日），是埃及的第二任總統(tǒng)，前任為納吉布，他被認(rèn)為是歷史上最重要的埃及領(lǐng)導(dǎo)人之一。
希伯侖（阿拉伯語(yǔ)：???????；希伯來(lái)語(yǔ)：?????????）是西岸地區(qū)（巴勒斯坦南部）的一個(gè)城市，位于耶路撒冷以南30公里，擁有166,000名巴勒斯坦人和700-800名猶太定居者。希伯侖海拔高度為930米。該市是猶太教中僅次于耶路撒冷的圣城。
伯父是漢語(yǔ)中對(duì)父親的哥哥的稱(chēng)呼，也可以指大伯子，即丈夫的哥哥。在英文中，伯父與叔父、舅父等統(tǒng)稱(chēng)為Uncle。伯父妻子則稱(chēng)為「伯姆」、「伯娘」或「伯母」。此外，「伯父」、「伯伯」、「阿伯」也可以作為對(duì)比自己父親年紀(jì)大的男性長(zhǎng)輩的尊稱(chēng)，如「世伯」。同時(shí)，「伯伯」、「阿伯」也是對(duì)一般中老年男性的稱(chēng)呼。
尚可名片
這家伙太懶了，什么都沒(méi)寫(xiě)！
作者
