Полный обзор и правила выбора ультрафиолетовой лампы

Сфера применения[править | править код]

Чёрный светправить | править код

Для защиты документов от подделки их часто снабжают люминесцентными метками, которые видны только в условиях ультрафиолетового освещения. Большинство паспортов, а также банкноты различных стран содержат защитные элементы в виде краски или нитей, светящихся в ультрафиолете.

Ультрафиолетовое излучение, даваемое лампами «чёрного» света, является достаточно мягким и оказывает наименее серьёзное негативное влияние на здоровье человека. Однако при использовании данных ламп в тёмном помещении существует некоторая опасность для глаз, связанная именно с незначительным излучением в видимом спектре: в темноте зрачок расширяется и больше излучения беспрепятственно попадает на сетчатку.

Обеззараживание ультрафиолетовым излучениемправить | править код

В наиболее распространённых лампах низкого давления почти весь спектр излучения приходится на длину волны 253,7 нм, что хорошо согласуется с пиком кривой бактерицидной эффективности (то есть эффективности поглощения ультрафиолета молекулами ДНК).
Этот пик находится в районе длины волны излучения равной 253,7 нм, которое оказывает наибольшее влияние на ДНК, однако природные вещества (например, вода) задерживают проникновение УФ.

Обеззараживание воздуха и поверхностейправить | править код

Файл:UV-ontsmetting laminaire-vloeikast.JPG

Кварцевая лампа, используемая для стерилизации в лаборатории

Ультрафиолетовая обработка воды, воздуха и поверхности не обладает пролонгированным эффектом. Достоинство данной особенности заключается в том, что исключается вредное воздействие на человека и животных. В случае обработки сточных вод УФ флора водоемов не страдает от сбросов, как, например, при сбросе вод, обработанных хлором, продолжающим уничтожать жизнь ещё долго после использования на очистных сооружениях.

Дезинфекция питьевой водыправить | править код

Принцип действия УФ-излучения. УФ-дезинфекция выполняется при облучении находящихся в воде микроорганизмов УФ-излучением определённой интенсивности (достаточная длина волны для полного уничтожения микроорганизмов равна 260,5 нм) в течение определённого периода времени. В результате такого облучения микроорганизмы «микробиологически» погибают, так как они теряют способность воспроизводства. УФ-излучение в диапазоне длин волн около 254 нм хорошо проникает сквозь воду и стенку клетки переносимого водой микроорганизма и поглощается ДНК микроорганизмов, вызывая нарушение её структуры. В результате прекращается процесс воспроизводства микроорганизмов. Следует отметить, что данный механизм распространяется на живые клетки любого организма в целом, именно этим обусловлена опасность жесткого ультрафиолета.

Химический анализправить | править код

Анализ минераловправить | править код

Многие минералы содержат вещества, которые при освещении ультрафиолетовым излучением начинают испускать видимый свет. Каждая примесь светится по-своему, что позволяет по характеру свечения определять состав данного минерала. А. А. Малахов в своей книге рассказывает об этом так:

Качественный хроматографический анализправить | править код

Ловля насекомыхправить | править код

Ультрафиолетовое излучение нередко применяется при ловле насекомых на свет (нередко в сочетании с лампами, излучающими в видимой части спектра). Это связано с тем, что у большинства насекомых видимый диапазон смещён, по сравнению с человеческим зрением, в коротковолновую часть спектра: насекомые не видят того, что человек воспринимает как красный, но видят мягкий ультрафиолетовый свет.

править | править код

править | править код

Файл:5000 rubley ultraviolet.png

Денежная купюра в ультрафиолетовом излучении

Ультрафиолетовое излучение применяется для:

• Затвердевания зубных пломб.
• Защите денежных купюр от подделки.

В качестве неионизирующего облучения для получения генетических мутаций. В связи с невысокой проникающей способностью воздействуют преимущественно на пыльцу. Вызывает особенно большое количество мутаций при облучении излучением с длиной волны, близкой к 265 нм, которое хорошо поглощается дезоксирибонуклеиновыми кислотами.

Диапазоны инфракрасного излучения

Объекты обычно испускают инфракрасное излучение во всём спектре длин волн, но иногда только ограниченная область спектра представляет интерес, поскольку датчики обычно собирают излучение только в пределах определенной полосы пропускания. Таким образом, инфракрасный диапазон часто подразделяется на более мелкие диапазоны.

Обычная схема деления

Чаще всего разделение на более мелкие диапазоны производится следующим образом:

Аббревиатура	Длина волны	Энергия фотонов	Характеристика
Near-infrared, NIR	0,75—1,4 мкм	1,7—0,9 эВ	Ближний ИК, ограниченный с одной стороны видимым светом, с другой — прозрачностью воды, значительно ухудшающейся при 1,45 мкм. В этом диапазоне работают широко распространенные инфракрасные светодиоды и лазеры для систем волоконной и воздушной оптической связи. Видеокамеры и приборы ночного видения на основе ЭОП также чувствительны в этом диапазоне.
Short-wavelength infrared, SWIR	1,4—3 мкм	0,9—0,4 эВ	Поглощение электромагнитного излучения водой значительно возрастает при 1450 нм. Диапазон 1530—1560 нм преобладает в области дальней связи.
Mid-wavelength infrared, MWIR	3—8 мкм	400—150 мэВ	В этом диапазоне начинают излучать тела, нагретые до нескольких сотен градусов Цельсия. В этом диапазоне чувствительны тепловые головки самонаведения систем ПВО и технические тепловизоры.
Long-wavelength infrared, LWIR	8—15 мкм	150—80 мэВ	В этом диапазоне начинают излучать тела с температурами около нуля градусов Цельсия. В этом диапазоне чувствительны тепловизоры для приборов ночного видения.
Far-infrared, FIR	15— 1000 мкм	80—1,2 мэВ

CIE схема

Международная комиссия по освещённости (англ. International Commission on Illumination) рекомендует разделение инфракрасного излучения на следующие три группы:

• IR-A: 700 нм — 1400 нм (0,7 мкм — 1,4 мкм)
• IR-B: 1400 нм — 3000 нм (1,4 мкм — 3 мкм)
• IR-C: 3000 нм — 1 мм (3 мкм — 1000 мкм)

ISO 20473 схема

Международная организация по стандартизации предлагает следующую схему:

Обозначение	Аббревиатура	Длина волны
Ближний инфракрасный диапазон	NIR	0,78—3 мкм
Средний инфракрасный диапазон	MIR	3—50 мкм
Дальний инфракрасный диапазон	FIR	50—1000 мкм

Астрономическая схема

Астрономы обычно делят инфракрасный спектр следующим образом:

Обозначение	Аббревиатура	Длина волны
Ближний инфракрасный диапазон	NIR	(0.7…1) — 5 мкм
Средний инфракрасный диапазон	MIR	5 — (25…40) мкм
Дальний инфракрасный диапазон	FIR	(25…40) — (200…350) мкм

Озонирование и ионизация воздуха

Еще многие путают понятия озонатор и ионизатор. Это
совершенно разные вещи.

Ярким представителем ионизатора является люстра
Чижевского.

Она насыщает окружающий воздух отрицательно заряженными
частицами – ионами. Никакого разрушения болезнетворных бактерий это не
вызывает.

В любом помещении как бы вы хорошо его не убирали, все
равно будет присутствовать пыль. При включении ионизатора микрочастицы пыли
приобретают отрицательный заряд.

Все остальное в комнате, имея положительный или
нейтральный заряд, становится пылесборником. То есть, все предметы мебели,
стены и потолок забирают из воздуха всю пыль на себя.

Так что, если вы решили использовать люстру Чижевского, заранее приготовьтесь к более частой уборке у себя дома.

Подтипы

Электромагнитный спектр ультрафиолетового излучения может быть по-разному поделён на подгруппы. Стандарт ISO по определению солнечного излучения (ISO-DIS-21348) даёт следующие определения:

Наименование	Длина волны, нм	Частота, ПГц	Количество энергии на фотон, эВ	Аббревиатура
Ближний	400—300	0,75—1	3,10—4,13	NUV
Ультрафиолет А, длинноволновой диапазон	400—315	0,75—0,952	3,10—3,94	UVA
Средний	300—200	1—1,5	4,13—6,20	MUV
Ультрафиолет B, средневолновой	315—280	0,952—1,07	3,94—4,43	UVB
Дальний	200—122	1,5—2,46	6,20—10,2	FUV
Ультрафиолет С, коротковолновой	280—100	1,07—3	4,43—12,4	UVC
Экстремальный	121—10	2,48—30	10,2—124	EUV, XUV

Ближний ультрафиолетовый диапазон часто называют «чёрным светом», так как он не распознаётся человеческим глазом, но при отражении от некоторых материалов спектр переходит в область видимого излучения вследствие явления фотолюминесценции. Но при относительно высоких яркостях, например, от диодов, глаз замечает фиолетовый свет, если излучение захватывает границу видимого света 400 нм.

Для дальнего и экстремального диапазона часто используется термин «вакуумный» (VUV), в виду того, что волны этого диапазона сильно поглощаются атмосферой Земли.

Земля как инфракрасный излучатель

Поверхность Земли и облака поглощают видимое и невидимое излучение от Солнца и переизлучают большую часть поглощённой энергии в виде инфракрасного излучения обратно в атмосферу. Некоторые вещества в атмосфере, главным образом капли воды и водяной пар, а также диоксид углерода, метан, азот, гексафторид серы и хлорфторуглерод поглощают это инфракрасное излучение и вновь излучают его во всех направлениях, включая обратно на Землю. Таким образом, парниковый эффект удерживает атмосферу и поверхность в более нагретом состоянии, чем если бы инфракрасные поглотители отсутствовали в атмосфере.

Спектр фитоламп и УФ

Так какой же
свет из этого разнообразия спектров, больше всего нужен растениям? И самое
главное, как он влияет на нас?

Ученые
экспериментальным способом доказали, что не все спектры в этом деле одинаково
полезны. Главным критерием для изучения стала интенсивность фотосинтеза.

Выяснилось,
что углекислый газ лучше всего поглощался в красных лучах и сине-фиолетовых.

В зеленом
спектре, данный процесс был минимален. Фактически большая часть зеленого света
не поглощается растениями, а отражается. Поэтому то мы их и видим зелеными.

Получается,
что из общего спектра, растениями наиболее хорошо поглощается свет с диапазоном
волны 440-460нм (синий) и 635-665нм (красный).

Синий свет
влияет на увеличение зеленой массы. Какой величины будут листья, как быстро они
будут расти.

Красный
отвечает за процессы:

прорастания

цветения

созревания плодов

Большинство
светодиодных фитоламп, как раз-таки и содержат в своем спектре ярко выраженные
пики в синей и красной областях. Это благоприятно сказывается на росте.

В лампочках эти спектры неизменны, в отличие от солнца. На Земле в течение дня, в зависимости от атмосферы, происходит их поочередное изменение. Так в восходящем солнышке, растения получают больше синих лучей.

А на закате – красных.

По этому принципу работают и биоритмы. Синий свет пробуждает растения. А красный заставляет засыпать.

Однако
многих такой красно-синий оттенок в фитолампах раздражает.

И тут нужно сделать главное замечание – опасного ультрафиолета в светодиодных фитолампочках нет.

Есть конечно отдельные виды специализированных светодиодов, не применяемых для выращивания зелени, но даже они излучают очень мягкий ультрафиолет 380-390нм. По большей части это даже слегка видимый и различимый синий свет.

Под ним невозможно загореть или высушить лак для ногтей.

В обычных светодиодных источниках света – ультрафиолета нет как такового. А значит все страшилки про выжигание роговицы или сетчатки ультрафиолетом от светодиодных ламп — это миф.

Опасные места на планете Земля

Как не удивительно, но на нашей планете есть места, где из-за повышенного УФ излучения людям уже нельзя находиться без специального защитного костюма.

В
Южной Америке на вулкане Ликанкабур на высоте почти в 6000 метров UV индекс достигает 43 баллов!

Это
в 4 раза выше экстремального уровня для обычного человека. Тем не менее,
неподалеку от вулкана есть населенный пункт с проживающими там коренными
жителями. И уезжать они никуда не собираются.

Это
к вопросу о приспособленности кожи и организма человека.

Вообще подобные места напоминают поверхность Марса и часто используются NASA для тестирования марсоходов и другого космического оборудования. Здесь можно спокойно снимать какую-нибудь киношку не особо вкладываясь в декорации.

Высокий
уровень UV излучения также наблюдается в таких популярных для туристов
странах, как Австралия и Новая Зеландия.

Это
связано с их непосредственной близостью к озоновой дыре, которая расползается в
своих размерах от берегов Антарктики. По статистике в этих странах самый
большой процент заболеваемости раком среди мигрантов из Европы.

Кожа
белого человека, даже родственников переселенцев, которые прибыли сюда 100-200
лет назад, еще не успела должным образом адаптироваться. Поэтому хорошенько
подумайте, прежде чем строить планы по переезду в южное полушарие к хоббитам.

По
закону сохранения ультрафиолета, если его где-то много, значит должны
существовать места с его недостатком. Наиболее дефицитным местом, заселенным людьми,
является Аляска.

В
местном городе Анкоридж люминесцентные лампы законодательно рекомендованы в
детских учреждениях и рабочих офисах.

Именно
лампы ЛБ, а не светодиодные или обычные лампочки накаливания.

Люминесцентные
в некоторой степени способны восполнить недостаток УФ лучей в условиях долгой
полярной ночи.

От солнечной недостаточности страдает большинство жителей северного полушария. Выражается это в первую очередь в нехватке витамина D, который можно компенсировать либо частыми поездками на юга, либо витаминками из аптеки.

Какие бывают виды и типы

В домашних условиях лампы используют для дезинфекции комнат, потому что лучи в 100–320 нанометров уничтожают все вредные микробы, но это происходит внутри излучения. Вредная микрофлора его выдерживает, поэтому для их уничтожения требуется оставить прибор включенным на большее время.

Есть два типа ультрафиолетовых ламп:

• Открытые. Колбы делают из кварцевого стекла, пропускающие излучение в 315 нанометров, из-за чего уничтожаются бактерии. Однако, вред ультрафиолета состоит в том, что излучение губительно влияет на живые организмы. Необходимо, чтобы в комнате никто не находился, когда работает прибор.
• Закрытые. Колба создается из увиолевого стекла, так как оно задерживает лучи типа С и обеззараживание происходит безопасно в присутствие людей, но тогда лампа должна работать дольше.

В медицинских центрах кварцевые лампы работают все время, но тогда их накрывают кожухом, чтобы свечение лампы было вверх. Это нужно, чтобы обезопасить глаза сотрудников и посетителей. Если долго смотреть на прибор, это приведет к ожогу глаз и зрение ухудшится, поэтому их нужно защищать очками.

Примечания

1. Длина электромагнитной волны в вакууме.
2. Инфракрасное излучение // Казахстан. Национальная энциклопедия. — Алматы: Қазақ энциклопедиясы, 2005. — Т. II. — ISBN 9965-9746-3-2.
3. Большая российская энциклопедия :  / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
4. Инфракрасное излучение // Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия
5. Инфракрасное излучение // БСЭ
6. ↑ Спектр // Энциклопедия Кольера
7. Byrnes, James. Unexploded Ordnance Detection and Mitigation (англ.). — Springer, 2009. — P. 21—22. — ISBN 978-1-4020-9252-7.
8. Henderson, Roy . Instituts für Umform- und Hochleistungs. Дата обращения 18 октября 2007.
9. . NASA IPAC. Дата обращения 4 апреля 2007.
10. А.И. Бодренко. . ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (20 октября 2016). (недоступная ссылка)
11. Иванов Игорь. . elementy.ru (2 мая 2014). Дата обращения 3 мая 2014.
12. . Emissions of Greenhouse Gases in the United States 2000. Energy Information Administration (2 мая 2002). Дата обращения 13 августа 2007.
13. . Дата обращения 12 августа 2007.

Ультрафиолетовый фонарик своими руками?

Умельцы
считают, что простейший ультрафиолетовый фонарик можно сделать в домашних
условиях всего за несколько минут. Для этого они советуют покрасить стекло
фонаря синим или фиолетовым маркером.

Далее
наложить слой прозрачного скотча и закрасить снова. И так несколько раз.

Однако не ведитесь на советы таких Кулибиных.

Краска и скотч не способны изменить длину волны, а значит в итоге вы получите обычный фонарик с фиолетовым излучением. Не более того.

Пользы
от такой самоделки не будет никакой. Для полноценного эффекта нужны настоящие
УФ светодиоды или ЛБ лампы с правильной волной.

Практическая польза от кварцевания

Врачи применяют эту процедуру для лечения и профилактики. Кварцевание с нарушением техники безопасности может быть опасным для здоровья. Ультрафиолетовое излучение по своей природе неоднородно и по-разному влияет на живые организмы.

В зависимости от длины различают такие виды волн:

• длинные (А) диапазон — 400–315 нм;
• средние (В) — 315–280 нм;
• короткие (С) — 280–120 нм;
• экстремальные — 121–10 нм.

Ультрафиолетовый свет с длиной волны 205–315 нм убивает микроорганизмы. Кварцевые лампы, способные генерировать такие лучи, используют для обеззараживания воздуха в помещениях. О них подробнее советуем почитать здесь: Описание и правила использования кварцевой лампы для дезинфекции помещений.

В больницах, лабораториях стоят устройства с кварцевым стеклом, которое пропускает мягкое и жесткое излучение. «Побочным эффектом» от работы такой лампы является продуцирование озона. Он тоже обладает бактерицидными свойствами. Для использования в терапевтических целях и домашнего применения подходят приборы с увиолевым стеклом, поглощающим жесткое излучение. Эти лампы менее опасны, их можно включать в присутствии человека.

Наряду с противомикробным действием, доказан ранозаживляющий эффект УФ-лучей. Они поднимают иммунитет, снимают воспаление. Даже в домашних условиях можно использовать лампу для облегчения симптомов ОРВИ и ОРЗ.

Читайте подробнее про облучатель «Солнышко ОУФК 01».

Под воздействием лучей с длиной волны 315–400 нм в клетках эпидермиса образуется витамин Д, а кожа приобретает красивый бронзовый оттенок. Это свойство ультрафиолета используется в таких целях:

• получение загара в соляриях;
• облучение для профилактики и лечения рахита у ребенка;
• в сельском хозяйстве для укрепления костно-мышечной системы молодых животных.

Свет длинноволнового диапазона (А) способен превращать токсическое вещество билирубин в безвредные соединения, которые через несколько часов самостоятельно выводятся из организма. Это позволило широко применять УФ-лучи для лечения желтухи новорожденных.

Источники ультрафиолета[править | править код]

Файл:Ultiwavelength extreme ultraviolet sun.jpg

Ультрафиолетовое излучение Солнца

Природные источникиправить | править код

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 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)

Файл:Two black light lamps.jpg Файл:Ozonator.jpg

Искусственные источникиправить | править код

Благодаря созданию и совершенствованию искусственных источников УФ излучения (УФ ИИ), шедшими параллельно с развитием электрических источников видимого света, сегодня специалистам, работающим с УФ излучением в медицине, профилактических, санитарных и гигиенических учреждениях, сельском хозяйстве и т. д., предоставляются существенно большие возможности, чем при использовании естественного УФ излучения. Разработкой и производством УФ ламп для установок фотобиологического действия (УФБД) в настоящее время занимаются ряд крупнейших электроламповых фирм и др. Номенклатура УФ ламп для УФБД весьма широка и разнообразна: так, например, у ведущего в мире производителя фирмы Philips она насчитывает более 80 типов. В отличие от осветительных, УФ источники излучения, как правило, имеют селективный спектр, рассчитанный на достижение максимально возможного эффекта для определенного ФБ процесса. Классификация искусственных УФ ИИ по областям применения, детерминированным через спектры действия соответствующих ФБ процессов с определенными УФ диапазонами спектра:

Эритемные лампы были разработаны в 60-х годах прошлого века для компенсации «УФ недостаточности» естественного излучения и, в частности, интенсификации процесса фотохимического синтеза витамина D3 в коже человека («антирахитное действие»).

• В 1980 г. американский психиатр Альфред Леви описал эффект «зимней депрессии», которую сейчас квалифицируют как заболевание и называют «сезонозависимое расстройство» (Seasonal Affective Disorder, сокращенно SAD). Заболевание связано с недостаточной инсоляцией, то есть естественным освещением. По оценкам специалистов, синдрому SAD подвержено ~ 10-12 % населения земли и прежде всего жители стран Северного полушария. Известны данные по США: в Нью-Йорке — 17 %, на Аляске — 28 %, даже во Флориде — 4 %. По странам Северной Европы данные колеблются от 10 до 40 %.

Весьма рациональное применение найдено УФ ЛЛ, спектр излучения которых совпадает со спектром действия фототаксиса некоторых видов летающих насекомых-вредителей (мух, комаров, моли и т. д.), которые могут являться переносчиками заболеваний и инфекций, приводить к порче продуктов и изделий.

Эти УФ ЛЛ используются в качестве ламп-аттрактантов в специальных устройствах-светоловушках, устанавливаемых в кафе, ресторанах, на предприятиях пищевой промышленности, в животноводческих и птицеводческих хозяйствах, складах одежды и пр.

Лазерные источникиправить | править код

Также существуют ультрафиолетовые лазеры, использующие эффекты нелинейной оптики для генерации второй или третьей гармоники в ультрафиолетовом диапазоне.

Общие характеристики аквариумного освещения

К основным характеристикам освещения относят мощность, цветовую температуру, коэффициент цветопередачи и световой спектр.

Мощность – это энергия, которая переносится излучением через поверхность в единицу времени. Мощность источников освещения для аквариумов составляет 8-56 Вт.

Цветовая температура ламп для аквариума.

Цветовая температура – параметр, измеряющий восприятие цвета светового потока человеком. По значению этой величины освещение считают теплым, холодным или нейтральным. Синий цвет означает высокую цветовую температуру, красный – низкую.

Цветовая температура оттенков белого света выглядит следующим образом: теплый белый – 3000 К, холодный белый – 5000 К, нейтральный белый – 4000 К. Природную окраску подводных растений способны передавать осветительные приборы с цветовой температурой 6500-8000 К.

Коэффициент цветопередачи – параметр определяет степень соответствия цветов, видимых человеку, с природными цветами. Значения этого коэффициента располагаются в интервале от 0 до 100.

Если он равен 0, то осветительный прибор не передает цветов. Если коэффициент находится в интервале от 91-100, то цвет максимально приближен к исходному.

Световой спектр – видимый человеческим глазом диапазон волн длиной от 380 до 789 нм, которые воспринимаются как различные цвета. Короткие волны в нашем восприятии фиолетового цвета, длинные – красного.

Подбор по объему

Уровень освещения рассчитывается по правилу «ватт на литр». Общую мощность всех световых источников в аквариуме нужно разделить на его объем. Величина 0,1 Вт/л и больше означает, что освещение сильное, 0,25 Вт/л – слабое.

Пример правильно подобранного освещения для большого аквариума.

С активным использованием энергосберегающих технологий указанное правило перестало быть универсальным. Разные осветительные приборы, имея одну и ту же мощность, излучают разное количество света.

Интенсивность освещения

Уровень освещения рассчитывается по правилу «ватт на литр». Общую мощность всех световых источников в аквариуме нужно разделить на его объем. Величина 0,1 Вт/л и больше означает, что освещение сильное, 0,25 Вт/л – слабое.

С активным использованием энергосберегающих технологий указанное правило перестало быть универсальным. Разные осветительные приборы, имея одну и ту же мощность, излучают разное количество света. Поэтому при подборе уровня освещенности вместо ватт стали использовать люмены. Общее число люменов нужно разделить на объем резервуара. Высоким уровнем освещения считается значение более 50 Лм/л, низким – 15-25 Лм/л, средним – 25-50 Лм/л.