الأشعة فوق البنفسجية هي عبارة عن موجة كهرومغناطيسية طولها الموجي أقصر من الضوء المرئي ولكنها أطول من الأشعة السينية، تم تسميتها بفوق البنفسجية لأن طول موجة اللون البنفسجي هو أقصر لون في ألوان الطيف. وطول موجاتها يبدأ من 10 نانومتر وصولا ل400 نانومتر، و طاقة الأشعة فوق البنفسجية يبدأ من 3 ل124 إلكترون فولت.
و الأشعة فوق البنفسجية متواجدة في أشعة الشمس، وتنبعث من خلال التقوس الكهربي أو الضوء الأسود. وهي أشعة مؤينة (أي تفصل الإلكترونات عن ذراتها) فقد تتسبب في تفاعل كيميائي، وتجعل الكثير من المواد في حالة توهج. وقد ادرك العديد تأثير الأشعة فوق البنفسجية على جسم الانسان حيث انها سببت حالات ضربة الشمس، ولكن طيف هذه الأشعة لها تأثير أخر قد يكون مفيدة أو مضر لصحة البشر.
اكتشاف الاشعة فوق بنفسجية
اكتشاف الأشعة فوق البنفسجية مرتبط بمشاهدة علمية بأن أملاح الفضة تصير داكنة أكثر بعد ان تتعرض لاشعة الشمس. فعام 1801 لاحظ العالم الفيزيائي جون فيلهلم ريتر أن أشعة غير مرئية، طولها الموجي أقصر من اللون البنفسجي، تزيد دكانة لون ورق الفضة المشبع بالكلوريد فاطلق عليها (الأشعة المؤكسدة) لكي يشدد على تفاعلها الكيميائي و ليميزها عن (الأشعة الحارة) التي هي في الناحية الاخري من الطيف.
ثم تم اعتماد الاسم (الأشعة الكيميائية) بعد هذا بوقت قليل بفترة وظل هذا الاسم قيد الاستعمال أثناء القرن التاسع عشر. ثم في النهاية تم اعتماد التعبيران الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. يطلق علي الأشعة فوق بنفسجية ما تحت 200 نانومتر بالفراغية وهذا لأن الهواء يقوم بامتصاصها بقوة، وقد اكتشفها الفيزيائي الألماني فيكتور شومان عام 1893.
أنواع الأشعة فوق البنفسجية
1. أشعة فوق بنفسجية طويلة أو الضوء الأسود UVA : وهي الأطول وتصل الي الأرض بكميات كبيرة، ولها أضرار كبيرة وتسبب شيخوخة وأمراض جلدية كالسرطان.
2. الأشعة فوق البنفسجية UVB : تصل الي كوكب الأرض بكميات قليلة لان الباقي تمتصه طبقة الأوزون، وهي تسبب حروق في الجلد.
3. الأشعة فوق البنفسجية UVC: وهي الأقصر فيها ولا تصل الي كوكب الأرض ابدا، يتم استخدامها في الصناعة والتطبيقات الطبية والتعقيم.
الضوء الأسود (إنارة وود)
الضوء الأسود أو إنارة وود، هي عبارة عن إنارة تقوم بإصدار أشعة فوق بنفسجية طويلة وبعض من الضوء المرئي. وهي مشهورة باسم (أشعة فوق بنفسجية طويلة)، تتم الإضاءة الفلورية السوداء بطريقة الإضاءة الفلورية العادية.
الفوسفور الذي يستخدم في الموجة القريبة ذات انبعاث موجي 368 إلى 371 ن.م إما أن يكون رباعي فلوروبورات سترونتيوم مغلف بيوروبيوم أو بورات السترونتيوم بينما يتم استخدام الفوسفور لإنتاج إضاءة أعلى من 350 إلى 353 ن.م وهو سليكات الباريوم المغلفة بالرصاص.
يقوم الضوء الأسود بإنتاج إنارة في نطاق الموجة فوق البنفسجية، وطيفها مقتصر على حقل الموجة الطويلة. وعكسها عند الموجات UVB وUVC، اللذان لهما تأثيرات صحية خطيرة ومدمرة لمادة DNA وتسبب سرطان الجلد. الضوء الأسود له طاقة محدودة، لهذا لا يسبب حروق الشمس، ولكن الموجات الطويلة تسبب الإضرار بألياف الكولاجين وتدمير فيتامين ألف الموجود في الجلد.
ويمكن إنتاج الضوء الأسود من خلال استبدال الزجاج الشفاف بزجاج وود كغطاء للمصباح العادي. ويعد هذا أول مصدر لإنتاج الضوء الأسود. وإن كان البديل الأرخص لطريقة الفلورسنت، لكنها وبشكل استثنائي غير فعال لإنتاج إنارة فوق بنفسجية (تقل عن 0.1% من الطاقة الداخلة) بسبب طبيعة الجسم الأسود في مصدر المصباح العادي. فالمصابيح فوق البنفسجية الساطعة وبسبب قلة كفاءتها، قد تكون خطيرة بسبب حرارتها أثناء الاستخدام.
المصادر الطبيعية للأشعة فوق بنفسجية
تصل الأشعة فوق بنفسجية من الشمس في شكل أحزمة من الموجات الطويلة والمتوسطة والقصيرة، ولكن لان الأوزون يمتص الطبقة العليا لها، فإن 99% من الإشعاع الذي يصل لسطح الأرض يكون من الحزمة الطويلة UVA.
الزجاج الطبيعي يكون شفاف بشكل جزئي للموجة الطويلة من فوق البنفسجية ولكنه معتم للموجات الأقصر، والسيليكا المحروقة أو الكوارتز المحروقة تبعا للجودة لها خاصية الشفافية حتى في الموجات الفراغية. زجاج النوافذ العادي يمكن ان يمرر حوالي 90% من الضوء ذو الطول الموجي فوق 350 نانومتر، لكنه يحجب حوالي 90% من الضوء الذي أقل من 300 ن م.
فوائد الأشعة فوق البنفسجية
التأثير الإيجابي الرئيسي من التعرض للأشعة المتوسطة من فوق البنفسجي (UVB) إنه يساعد بإنتاج فيتامين دي بالجلد. الذي نقصانه يسبب السرطان ومرض لين العظام (أو الكساح عند الكبار)، ويضعف العظام. والحصول على هذا الفيتامين يكون من خلال الأغذية أو التعرض للشمس لفترات معينة.
نقص التعرض للموجة المتوسطة (UVB) يسبب نقص فيتامين دي. والزيادة منه تسبب أضرار مباشرة للحمض النووي وحروق بالجلد.
الأشعة فوق البنفسجية لها استعمالات طبية، علي سبيل المثال حالات الأمراض الجلدية كالصدفية والبهاق. يتم استخدام الأشعة فوق البنفسجية الطويلة (UVA) مع أدوية السورالين الموضعي والتي تكون ما يسمى علاج بوفا. أما المتوسطة (UVB) فقليل ما يتم ما استخدامها في هذا المجال.
أضرار الأشعة فوق بنفسجية
عند التعرض لوقت طويل للشمس والأشعة فوق البنفسجية المتوسطة يسبب حروق الشمس وبعض أنواع سرطان الجلد. فيما يخص البشر، فإن التعرض لمدة طويلة لأشعة الشمس فوق البنفسجية قد يسبب تأثيرات صحية خطيرة ومزمنة في الجلد والعين والجهاز المناعي للجسم. واشدهم خطورة ورم ميلامينا السرطاني والذي يسبب ضرر غير مباشر في الحمض النووي.