Презентация "Ультрафиолетовое излучение" (11 класс, физика)

Ультрафиолетовое излучение

 Ультрафиолетовое излучение- (ультрафиолетовые лучи, УФ- излучение) — электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским  излучениями. Длины волн УФ-излучения лежат в интервале от 10 до 400 нм.  Термин происходит от лат. ultra — сверх, за пределами и фиолетовый. В разговорной речи может использоваться также наименование «ультрафиолет».

 Область УФ условно делится на ближнюю(400- 200 нм) и далекую или вакуумную (200-10 нм); последнее название обусловлено тем, что УФ излучение этого диапазона сильно поглощается воздухом и его исследование возможно только в вакууме.

История открытия  После того, как было обнаружено инфракрасное излучение, немецкий физик Иоганн Вильгельм Риттер начал поиски излучения и далее противоположного конца видимого спектра, с длинами волн короче, чем у излучения фиолетового цвета.  В 1801 году он обнаружил, что хлорид серебра, разлагающийся под действием света, быстрее разлагается под действием невидимого излучения за пределами фиолетовой области спектра. Хлорид серебра белого цвета в течение нескольких минут темнеет на свету. Разные участки спектра по-разному влияют на скорость потемнения. Быстрее всего это происходит перед фиолетовой областью спектра. Тогда многие ученые, включая Риттера, пришли к соглашению, что свет состоит из трех отдельных компонентов: окислительного или теплового (инфракрасного) компонента, осветительного компонента (видимого света), и восстановительного (ультрафиолетового) компонента.  Идеи о единстве трёх различных частей спектра впервые появились лишь в 1842 году в трудах Александра Беккереля, Мачедонио Меллони и др.

Источники ультрафиолета Основной источник ультрафиолетового излучения на Земле — Солнце. Соотношение интенсивности излучения УФ-А и УФ-Б, общее количество ультрафиолетовых лучей, достигающих поверхности Земли, зависит от следующих факторов:  от концентрации атмосферного озона над земной поверхностью (озоновые дыры)  от высоты Солнца над горизонтом  от высоты над уровнем моря  от атмосферного рассеивания  от состояния облачного покрова  от степени отражения УФ-лучей от поверхности (воды, почвы)

 Естественные источники ультрафиолета не только Солнце. Это звезды, туманности и другие космические объекты. Однако лишь длинноволновая часть их излучения (длина волны больше 290 нм) достигает земной поверхности. Более коротковолновое излучение поглощается атмосферой на высоте 30-200 км., что играет большую роль в атмосферных процессах. УФ излучение звёзд и других космических тел, кроме того, в интервале 91,2-20 нм практически полностью поглощается межзвёздным водоворотом.

 Излучение накаленных до температур ~3000К твердых тел содержит заметную долю УФ непрерывного спектра, интенсивность которого растет с увеличением температуры. Более мощный источник Ультрафиолетового излучения – любая высокотемпературная плазма. Для различных применений УФ излучения используются ртутные, ксеноновые и др. газоразрядные лампы, одна из которых (либо целиком колбы) изготавливают из прозрачных для УФ излучения материалов ( чаще из кварца). Интенсивное УФ излучение непрерывного спектра испускают электроны в ускорителе. Для УФ области существуют лазеры, наименьшую длину волны испускает лазер с умножением частоты (длина волны = 38 нм.).

Биологическое действие Ультрафиолетового излучения  УФ излучение поглощается верхними слоями тканей растений, кожи человека или животных. При это происходят химические изменения молекул биополимеров.  Малые дозы оказывают благотворное влияние на человека, активизируя синтез витамина D в организме, а также вызывая загар; улучшает иммунобиологические свойства.  Большая доза УФ-облучения может вызвать повреждение глаз, ожог кожи и раковые новообразования ( в 80% случаев излечимые). Кроме того, чрезмерное УФ-облучение ослабляет иммунную систему организма, способствуя развитию некоторых заболеваний.  УФ излучение с длиной волны меньше 399 нм деполимеризует нуклеиновые кислоты и разрушает протеины, нарушая жизненные процессы в организме. Поэтому в малых дозах такое излучение обладает бактерицидным действием, уничтожая микроорганизмы.

Интересные факты об УФ излучении  Основной слой атмосферы Земли сильно поглощает УФ излучение с длиной волны меньше 320 нм, а кислород воздуха – коротковолновое УФ излучение с длиной волны меньше 185 нм. Практически не пропускает УФ излучение оконное стекло, так как его поглощает оксид железа. Входящими в состав стекла. По этой причине даже в жаркий день нельзя загореть в комнате при закрытом окне.

 Человеческий глаз не видит УФ излучение, так как роговая оболочка глаза и глазная линза поглощают ультрафиолет. Однако люди, у которых удалена глазная линза при снятии катаракты, могут видеть УФ излучение в диапазоне длин волн 300-350 нм.  Ультрафиолетовое излучение видят некоторые животные. Например, голубь ориентируется по Солнцу даже в пасмурную погоду.

Применение УФ излучения  Излучение спектров испускания, поглощения и отражения в УФ области позволяет определить электронную структуру атомов, молекул ионов, твердых тел. УФ спектры Солнца, звёзд, туманностей несут информацию о физических процессах,происходящих в горячих областях этих космических объектов.

 На фотоэффекте, вызываемом УФ излучением, основана Фотоэлектронная спектроскопия. УФ излучение может нарушать химические связи в молекулах, в результате чего могут возникать различные фотохимические реакции, что послужило основой для фотохимии. Люминесценция под действием УФ излучения используется для создания люминесцентных ламп, светящихся красок. В люминесцентном анализе, дефектоскопии.

 УФ излучение применяется в криминалистике и искусствоведении Способность различных веществ к избирательному поглощению УФ излучения используется для обнаружения вредных примесей в атмосфере и в УФ микроскопии.  Люминесцентные краски и рисунки при Ультрафиолетовом сфете