紫外線(xiàn)（物理學(xué)中光學(xué)定義）
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紫外線(xiàn)
物理學(xué)中光學(xué)定義
紫外線(xiàn)發(fā)展史
1801年, 德國物理學(xué)家里特發(fā)現在人們視覺(jué)能夠感受的光線(xiàn)之外仍有一種射線(xiàn)。由于這種射線(xiàn)位于可見(jiàn)紫色光之外, 被稱(chēng)為紫外線(xiàn)。
1878年，里特再次發(fā)現短波紫外線(xiàn)能夠對細菌造成一定致命影響，并將其用于滅菌。
1893年，德國物理學(xué)家維克多·舒曼發(fā)現了波長(cháng)在200nm以下的紫外線(xiàn)，因被空氣中的氧氣強烈吸收而命名為“真空紫外線(xiàn)” 。
1910年，法國Marseille的一家自來(lái)水廠(chǎng)，成為世界上第一次將紫外線(xiàn)技術(shù)大規模實(shí)際生產(chǎn)化應用在水殺菌處理上的廠(chǎng)家。
1960 年，紫外線(xiàn)輻射對 DNA 的影響被證實(shí)。
2000年美國GTE公司為美國海軍研制并裝備了紫外光通信系統。
來(lái)源
自然界
紫外光波長(cháng)為10～400nm，由于在這一波長(cháng)范圍內的射線(xiàn)依波長(cháng)變化而表現出不同效應，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近地低空地面則要受大氣層的強烈作用。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烈吸收波長(cháng)小于200nm的紫外線(xiàn)。
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 )導致不同的光譜輸出。
- 紫外線(xiàn)燈：利用流失的氣體中的氙或氬原子（當然還有一定的汞），從而發(fā)射紫外線(xiàn)能夠使燈管內的熒光物質(zhì)發(fā)出可見(jiàn)光。紫外線(xiàn)熒光燈采用氣體電燈管，紫外線(xiàn)燈的波長(cháng)和強度不同，可以用于紫外線(xiàn)干燥、紫外線(xiàn)殺菌、紫外線(xiàn)光源等方面。
- 紫外線(xiàn)激光器：紫外激光的波長(cháng)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(xiàn)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(cháng)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(xiàn)的范圍。LED 黑光燈建立在半導體發(fā)光的基礎上，給發(fā)光半導體加上正向電壓后，從P區注入到N區的空穴和由N區注入到P區的電子，在PN結構附近數微米內分別與N區的電子和P區的空穴復合產(chǎn)生自發(fā)輻射的紫外線(xiàn)。
- 紫外線(xiàn) LED：發(fā)光二極管(LED) 是將電流轉換為波長(cháng)范圍為274至1300nm的窄帶光的半導體。LED可以發(fā)出與激光相同的波長(cháng)，但能量輸出較低，因此LED提供的光線(xiàn)更柔和，不會(huì )像激光一樣帶來(lái)組織損壞的風(fēng)險。因為L(cháng)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已被應用于光動(dòng)力療法(PDT)、痤瘡、美容等治療中。
- 真空紫外線(xiàn) ：波長(cháng)小于200nm范圍內的紫外線(xiàn)被稱(chēng)為真空紫外線(xiàn)，真空紫外線(xiàn)是指位于200納米以下的紫外線(xiàn)輻射，由于空氣中的氣體和水汽吸收該波長(cháng)的輻射，因此必須在真空條件下進(jìn)行實(shí)驗和觀(guān)測。
- 極紫外線(xiàn) ：波長(cháng)在10~121nm范圍之間的紫外線(xiàn)叫做極紫外線(xiàn)， 相較于輻射波長(cháng)更長(cháng)的紫外線(xiàn)，極紫外線(xiàn)由于其波長(cháng)更短，在大氣中會(huì )被氧氣強烈吸收，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)限小的面的總入射功率除以這個(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)限小的球的總入射功率除以這個(gè)無(wú)限小的球的截面積， 單位是
劑量率的概念
紫外線(xiàn)強度(UV intensity)
紫外線(xiàn)強度是在劑量率和輻射照度出現以前使用的描述紫外線(xiàn)的計量單位, 它模糊地涵蓋了應該由劑量率和輻射強度兩個(gè)概念表達的內容。在進(jìn)行準確、深入分析輻射場(chǎng)時(shí)，會(huì )出現問(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。但在嚴謹描述紫外線(xiàn)時(shí)，應該使用劑量率和輻射照度。
人們日常生活中使用到的防曬霜中提到的抗紫外線(xiàn)強度，通常指的是SPF（sun protection factor）和PA（protection UVA）指數其分別反映了防曬用品對太陽(yáng)光的中波紫外線(xiàn)UVB和長(cháng)波紫外線(xiàn)UVA的抵抗能力。
通常，防曬用品對太陽(yáng)光紫外線(xiàn)的抵抗能力可用參數SPF（也稱(chēng)防曬系數）來(lái)表示，SPF值定義為：假設在恒定的紫外線(xiàn)強度，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，當他采用SPF值為n的防曬品，用量
分類(lèi)
紫外線(xiàn)按照波長(cháng)可被分為三類(lèi)：：紫外UV-A、紫外UV-B、紫外UV-C。
UV-A（波長(cháng)315~400納米）
長(cháng)波紫外線(xiàn)，是最長(cháng)波長(cháng)、能量最低的紫外線(xiàn)，穿透力較強，可以穿透云層和玻璃，對皮膚的傷害較小，但長(cháng)期暴露也會(huì )引起光老化、黑色素沉著(zhù)等。
UV-B（波長(cháng)280~315納米）
中波紫外線(xiàn)，波長(cháng)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(cháng)100~280納米）
短波紫外線(xiàn)，波長(cháng)最短、能量最高，可以被空氣和臭氧層吸收。短波紫外線(xiàn)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對紫外線(xiàn)波長(cháng)的分類(lèi)和定義，還可以細分為下表內容。
名稱(chēng) | 英文縮寫(xiě) | (真空中)波長(cháng)范圍λ | 光子能量ε |
低頻紫外/長(cháng)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 |
應用
不同波段紫外線(xiàn)具有不同領(lǐng)域的應用。
長(cháng)波紫外線(xiàn)
醫療領(lǐng)域
長(cháng)波紫外線(xiàn)照射于可以用于醫療領(lǐng)域，例如：皮膚科中，利用長(cháng)波紫外線(xiàn)（波長(cháng)340～400nm）根據具有產(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，產(chǎn)生不同的生物學(xué)效應治療特應性皮炎患者皮損區，通過(guò)增加活性氧數目、誘導T細胞發(fā)生凋亡、影響促炎細胞因子水平、抑制鈣調磷酸酶活性及朗漢斯細胞功能等發(fā)揮抗感染作用而達到治療目的。
食品保鮮
長(cháng)波紫外線(xiàn)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作用。
UV-A在部分鮮切果蔬保鮮中的應用見(jiàn)下表：
紫外線(xiàn)波長(cháng)/nm | 果蔬種類(lèi) | 處理條件 | 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(cháng)，提高抗氧化能力，使貨架期達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(cháng)繁殖，同時(shí)還可通過(guò)調控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12天。
中波紫外線(xiàn)
食品保鮮
中波紫外線(xiàn)是波長(cháng)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。目前，UV-B照射技術(shù)主要在采后果蔬保鮮中應用較多。其部分保鮮應用見(jiàn)下表：
紫外線(xiàn)波長(cháng)/nm | 果蔬種類(lèi) | 處理條件 | 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(cháng)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 |
軍事應用
中波紫外線(xiàn)可以用作導彈制導，引導導彈對目標進(jìn)行攻擊，用紫外能量比率鑒別紅外干擾和不利背景源，可大大提高目標的探測能力和抗紅外干擾能力，極大地增強導彈的作戰性能。
醫療領(lǐng)域
中波紫外線(xiàn)照射可以促進(jìn)機體對鈣的吸收，具有抗佝僂病的效果。最大抗佝僂病強度位于波長(cháng)為282nm處。UV-B紫外線(xiàn)主要是通過(guò)機體光電過(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(xiàn)
食品殺菌
短波紫外線(xiàn)可通過(guò)穿透微生物細胞膜使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復制和翻譯，導致細胞無(wú)法運行正常的功能，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、單核細胞增生李斯特菌和大腸桿菌的數量減少5lg(CFU／mL)以上。在蔬菜中的殺菌例子見(jiàn)下表：
紫外線(xiàn)波長(cháng)/nm | 果蔬種類(lèi) | 處理條件 | 殺菌效果 |
254 | 西蘭花 | 結合水洗（WUV) 劑量：0.5kj/m2 | 可使單核細胞增生李斯特菌的初始菌落總數減少 2.41g(CFU/g) |
253.7 | 淮山 | 質(zhì)量分數為1%的殼聚糖（CS）劑量：3.0kj/m2 | 可使呼吸強度和菌落總數分別降低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% |
醫療領(lǐng)域
短波紫外線(xiàn)治療具有殺菌、消炎、鎮痛、促進(jìn)組織再生的作用，通過(guò)紫外線(xiàn)照射后可促進(jìn)血管擴張，加速血液流通，增加組織血液灌注，從而促進(jìn)內皮細胞有絲分裂及膠原的合成和分泌，從而達到抗炎、促進(jìn)口腔愈合的效果。
口腔潰瘍患者采用短波紫外線(xiàn)治療儀聯(lián)合飲食干預護理可改善口腔健康狀況和生活質(zhì)量，提高護理滿(mǎn)意度。
未來(lái)發(fā)展
通過(guò)紫外線(xiàn)傳感器的應用和發(fā)展，選用紫外線(xiàn)冷光源作為傳感器，不但可以節約能源，而且這種冷光傳感器具有靈敏度高、選擇性好的性能。當被檢測物體表面不夠清潔時(shí)，光電傳感器和紅外線(xiàn)傳感器的分辨率會(huì )下降。當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(xiàn)傳感器則可以分辨出不同顏色的冷光，因而提高了其檢測的可靠性，可以幫助無(wú)人駕駛車(chē)輛進(jìn)行更精準的導航和感知，提高駕駛的安全性和精度。
在機械制造自動(dòng)化系統中，若將檢測位置標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(xiàn)傳感器檢測和調整曲軸的位置方向是否正確。隨著(zhù)機電一體化新技術(shù)的繼續發(fā)展，紫外線(xiàn)傳感器的性能將會(huì )得到不斷完善，其檢測結果將會(huì )更精確，檢測距離更長(cháng)，動(dòng)態(tài)檢測性能更好。因此，紫外線(xiàn)傳感器的應用前景必將更加廣闊。
未來(lái)隨著(zhù)光治療技術(shù)的發(fā)展，人們還可以利用紫外線(xiàn)的能量來(lái)治療某些疾病，紫外線(xiàn)治療有望成為有力的醫療手段。此外，還可以利用紫外線(xiàn)做成測器，檢測某些物質(zhì)是否存在或濃度高低，檢測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(xiàn)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，前任為納吉布，他被認為是歷史上最重要的埃及領(lǐng)導人之一。
希伯侖（阿拉伯語(yǔ)：???????；希伯來(lái)語(yǔ)：?????????）是西岸地區（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」也可以作為對比自己父親年紀大的男性長(cháng)輩的尊稱(chēng)，如「世伯」。同時(shí)，「伯伯」、「阿伯」也是對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
