in

Elektromagnetické záření, část 4: UV záření nebo co to jsou paprsky X

V třetí a poslední části našeho malého třídílného seriálu o elektromagnetickém záření na webu ČekujVědu.cz jsme si vysvětlili pojem viditelné záření, které se označuje také zkratkou VIS pocházející z anglického slova visible. Tentokrát na tuto minisérii volně navážeme a vysvětlíme si pojem UV záření nebo co to jsou paprsky X.

UV záření

Při popisu elektromagnetického záření delších vlnových délek bylo uvedeno, že energie záření závisí na vlnové délce podle vztahu:

To znamená, že kratší vlnová délka nese sebou větší energii.

Kratší vlnová délka znamená, že záření s sebou nese podstatně vyšší energii, a proto má již biologické účinky. Energie již ovlivňuje, resp. mění strukturu molekul.

UV záření pokrývá rozsah vlnových délek od 10 do 400 nm. Toto rozdělení se často dále člení na:

  1. blízké UV záření v rozsahu 200–400 nm
  2. a daleké UV záření v rozsahu vlnových délek 10–200 nm.

S ohledem na záření černého tělesa a jeho závislost na teplotě je zřejmé, že sluneční záření obsahuje i UV záření.

Ozon

Největší část UV záření je pohlcována atmosférou. Krátkovlnné záření má dostatek energie pro rozštěpení molekuly kyslíku a vznikají tak reaktivní kyslíkové atomy. Kyslíkový atom však může reagovat s molekulou kyslíku (O2) a vzniknou troj atomové molekuly ozonu O3 .

Molekuly ozonu absorbují převážnou část krátkovlnného záření a tím chrání povrch planety před negativními účinky. Bohužel některé sloučeniny s ozonem reagují a tím zmenšují ochrannou vrstvu atmosféry. Ozonovou vrstvu poškozují zvláště sloučeniny obsahující halogeny, chlor a fluor. Tyto prvky jsou obsaženy ve sloučeninách zvaných freony. Poškozování ozonové vrstvy má za následek vznik „ozonové díry“.

Freony jsou organické sloučeniny, kde atomy vodíku jsou nahrazeny chlorem a fluorem. Výhodou těchto sloučenin je, že jsou nehořlavé a prakticky nereaktivní. Proto byly používány v klimatizacích, jako nosný plyn ve sprejích a v řadě chemických výrob jako je např. výroba molitanu. Spotřeba těchto sloučenin byla obrovská.

Celosvětový zákaz používání freonu má pozitivní vliv na ozonovou díru, která se postupně doplňuje a zmenšuje.

Působení na organismy

UV záření však nemá na živý organismus jen negativní vliv, protože UV záření umožňuje tvorbu vitamínu D, který je v organismu nezbytný.

Je však třeba zvážit zásadní faktor. Tak jako lze přiřadit k vlnové délce viditelného světla barvy, tak lze definovat fiktivní barvy UV světla. Je pravděpodobné, že pouze jedna „barva“ umožňuje vznik vitamínu D a zbývající „barvy“ mohou organismus poškozovat. Vzhledem k tomu, že nelze ovlivňovat „barvy“ slunečního záření, je nutno eliminovat absorpci nevhodných vlnových délek pomocí vhodných filtrů. Při opalování v přírodě jako filtr slouží ochranná vrstva opalovacího krému. Při opalování v soláriu jsou do přístrojů instalovány filtry, které odstraňují škodlivé záření.

Je však nutno si uvědomit rozdíl mezi tvorbou vitaminu D a opalováním. Při opalování vždy dochází k poškozování buněk, to se projeví nejprve tvorbou melaninu hnědým zbarvením kůže, který brání dalšímu poškození. Při dlouhodobém opalování pak může dojít ke spálení pokožky a v některých případech i ke vzniku rakoviny kůže.

Pro zájemce o podrobný popis doporučuji článek ve Wikipedii (https://cs.wikipedia.org/wiki/Melanin, a https://cs.wikipedia.org/wiki/Vitamín_D).

Pro tvorbu vitaminu D v organismu je nezbytné záření UVB. Rozdělení UV záření dle vlnových délek uvádí následující tabulka:

Název Zkratka Vlnová délka v nanometrech
Blízké NUV 400 nm – 200 nm
UVA, dlouhovlnné, „černé světlo“ UVA 400 nm – 315 nm
UVB, středněvlnné UVB 315 nm – 280 nm
UVC, krátkovlnné, „dezinfekční“ UVC pod 280 nm
DUV, hluboké ultrafialové DUV pod 300 nm
Daleké, řídčeji „vzduchoprázdné“ (vacuum) FUV, VUV 200 nm – 10 nm
Extrémní nebo „hluboké“ EUV, XUV 31 nm – 1 nm

Závěrem je nutno upozornit na fakt, že intenzívní sluneční záření, a to jak viditelné, tak UV, poškozuje nejen pokožku, ale i zrak. Proto je vhodné používání slunečních brýlí. Jako vhodná varianta se v dioptrických brýlích používají skla, která se ztmaví působením slunečního záření. Výhodou je, že ke ztmavení dojde prakticky ihned, ale odbarvení trvá dlouho.

Umělé zdroje světla

Klasické žárovky s wolframovým vláknem, které se průchodem proudu rozžhaví, jsou příkladem záření černého tělesa. Wolframové vlákno zahřáté na teplotu cca 2500 °C vydává záření podobné slunečnímu záření. Nevýhodou je, že pouze 8 % energie se mění na viditelné světlo. To znamená, že žárovka více hřeje, než svítí.

Postupně byly vyvinuty jiné zdroje světla. Jedním z nich je zářivka obsahující páry rtuti. Elektrický výboj má za následek, že elektrony přechází (jsou excitovány) na výši energetickou hladinu a při jejich rychlém návratu do základního stavu uvolňují elektromagnetické záření. V případě rtuťové výbojky se jedná o UV záření. Vnitřní plocha skleněného obalu je proto opatřena speciálním nátěrem, luminoforem, který působením UV záření vydává viditelné záření. Zásadní výhodou je nižší spotřeba energie, nevýhodou však je obsah rtuťových par v trubici. Likvidace takových trubic je komplikovaná, protože může docházet k uvolnění toxické rtuti do ovzduší, to je zvláště nebezpečné při poškození zářivky v domácnosti.

Pouze pro informaci, LED (světlo emitující diody) žárovky mají ještě vyšší účinnost než zářivky a neobsahují rtuť.

Rentgenové záření, paprsky X

Záření kratší vlnové délky, se kterým se můžeme setkat, je rentgenové záření. Jedná se o záření, jehož vlnová délka je v rozsahu cca 1 pm (0,001 nm) až cca 10 nm.

Ještě kratší vlnovou délku má γ (gama) záření vznikající při rozpadu atomových jader. Ve vesmíru to pozorujeme při vzniku a konci hvězd, kdy hvězdy explodují jako novy nebo supernovy. Tyto astronomické události jsou však komplikované a doposud nejsou zcela jasně popsány. Z tohoto důvodu je velmi obtížné je vysvětlit.

V evropských zemích se záření nazývá podle německého vědce Wilhelma Conrada Röntgena, rentgenovým zářením. V anglicky mluvících zemích a zvláště v USA se používá název X-ray (paprsek X). Tento název se používá i v odborných kruzích proto, že je kratší, u nás je známo toto záření pod názvem RTG.

Energie nesena tímto zářením je podstatně vyšší, než je tomu u UV záření. Jestliže UV záření je schopno ovlivňovat složení molekul, pak RTG záření nejen rozkládá sloučeniny, ale ovlivňuje i samotné atomy.

RTG záření prochází snadno měkkými tkáněmi těla a je zeslabeno pouze kostmi nebo kovovým materiálem.

Fotografie: Jeden z prvních rentgenových snímku, které vytvořil Röntgen, je ruka jeho manželky s prstenem.

Zdroj fotografie: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fb/X-ray_by_Wilhelm_R%C3%B6ntgen_of_Albert_von_K%C3%B6lliker%27s_hand_-_18960123-02.jpg?uselang=cs

What do you think?

1 point
Upvote Downvote

Comments

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Loading…

0

Comments

0 comments

Jak se vyrábí elektrická energie: fotovoltaika, obnovitelné zdroje

Spalovací motory – zážehové versus vznětové motory