Ultraviolet (UV) lys: Definition, bølgelængde, typer og egenskaber

Lær om ultraviolet (UV) lys: definition, bølgelængder (10–400 nm), typer (UVA, UVB, UVC), egenskaber og virkninger på mennesker, dyr og miljø.

Ultraviolet er den del af det elektromagnetiske spektrum, der er vist som sort i venstre side af billedet nedenfor - fordi mennesker ikke kan se lys med så kort bølgelængde (eller høj frekvens). Mange dyr som f.eks. visse insekter, visse krybdyr, krokodiller, salamandre og små fugle kan se ting, der reflekterer dette lys. UV er en almindelig forkortelse for ultraviolet, som hovedsagelig anvendes i tekniske sammenhænge.

Ultraviolet lys ligger over det synlige violette lys med hensyn til frekvens, bølgelængde og energi. Bølgelængderne er mellem ca. 10 nanometer (nm) og ca. 400 nanometer. Frekvens og bølgelængde er tæt forbundet. Den ligning, der viser denne sammenhæng, er: ν = c/λ. At sige, at noget har en kort bølgelængde, er det samme som at sige, at det har en høj frekvens. Energi pr. foton kan også udtrykkes som E = hν = hc/λ (h er Plancks konstant).

Bølgelængder og underinndelinger

UV-området dækker cirka 10–400 nm, men inden for dette interval bruger man ofte følgende underinddelinger:

• UVA (315–400 nm) – nærmest synligt lys; trænger relativt dybt i hudens væv og bidrager til aldring og nogle former for DNA-skader.
• UVB (280–315 nm) – kortere bølgelængde og højere energi; hovedårsag til solskoldning og vigtig for dannelse af vitamin D i huden.
• UVC (100–280 nm) – endnu kortere bølgelængder med meget høj energi; meget effektivt til at dræbe mikroorganismer, men absorberes næsten fuldstændigt af atmosfærisk ozon under naturlige forhold.
• Endnu kortere UV-områder kaldes ofte vacuum UV (VUV, cirka 10–200 nm) og ekstrem UV (EUV, typisk under ~121 nm), men disse når normalt ikke jordens overflade, fordi de absorberes i atmosfæren.

Frekvens og energi — eksempler

Med c ≈ 3,0·10^8 m/s giver ν = c/λ følgende omtrentlige værdier:

• Ved 400 nm: ν ≈ 7,5·10^14 Hz, energi ≈ 3,1 eV pr. foton.
• Ved 300 nm: ν ≈ 1,0·10^15 Hz, energi ≈ 4,1 eV pr. foton.
• Ved 100 nm: ν ≈ 3,0·10^15 Hz, energi ≈ 12,4 eV pr. foton.

Egenskaber og interaktion med materie

UV-lys interagerer med atomer og molekyler på måder, der adskiller sig fra synligt lys:

• Absorption: Mange molekyler (f.eks. DNA, proteiner og ozon) absorberer kraftigt i UV-området. Denne absorption kan føre til kemiske ændringer som fotokemisk nedbrydning eller dannelse af frie radikaler.
• Photoionisering: Ved tilstrækkelig høj energi (kort bølgelængde) kan UV fotoner fjerne elektroner fra atomer og molekyler og dermed ionisere dem.
• Fluorescens og fosforescens: Nogle stoffer absorberer UV og udsender synligt lys — fænomen, der udnyttes i fluorescensmikroskopi, sporstofdetektion og visuelle markører.
• Atmosfærisk absorption: Jordens ozonlag absorberer især det kortbølgede UV (UV-C og det meste af UV-B), hvilket beskytter levende organismer på overfladen.

Kilder til UV-lys

• Solens stråling er den dominerende naturlige kilde til UV på jordens overflade (primært UVA og en del UVB).
• Kunstige kilder: kviksølvs-lamper, deuteriumlamper, excimerlasere, UV-LEDs, og sortlys (black lights) bruges industrielt og i forskning.
• Anvendte bølgelængder varierer afhængigt af formålet — f.eks. ~254 nm (kviksølv-lampe) til desinfektion, ~365–395 nm til fluorescens og hærdning af visse polymerer.

Effekter på levende organismer

UV påvirker levende organismer både positivt og negativt:

• Fordele: Produktion af vitamin D i menneskets hud (primært via UVB), samt navigation og fødesøgning hos dyr der kan se i UV.
• Skadelige virkninger: DNA-skader (danner thymindimerer), øget risiko for hudkræft, for tidlig ældning af huden, øjenskader som keratitis og katarakt. UVA trænger dybere og bidrager til aldring; UVB giver typisk solskoldning.
• Økologisk betydning: Mange planter og insekter bruger UV-mønstre i blomster til at tiltrække bestøvere; ændringer i UV-stråling kan påvirke økosystemer.

Anvendelser

• Desinfektion og vandrensning: UVC (ofte ~254 nm) bruges til at dræbe bakterier, vira og andre mikroorganismer i vand, luft og på overflader.
• Medicinsk behandling: Fototerapi for visse hudsygdomme og neonatalt gulsot (blåt lys/UV-relateret behandling). UV bruges også ved sterilisering af medicinsk udstyr.
• Industri: Hærdning af lakker og lim, fotolitografi i elektronikproduktion.
• Forskning og analyse: Fluorescensmikroskopi, spektroskopi og forensisk belysning.

Måling og sikkerhed

UV-stråling måles med spektrometre og radiometre. For hverdagens soleksponering bruger meteorologer og sundhedsmyndigheder ofte UV-index som mål for den forventede skadelige effekt på huden, så folk kan tage beskyttelse i brug.

Sikkerhedsforanstaltninger:

• Brug bredspektret solcreme (skal beskytte mod både UVA og UVB) med passende SPF.
• Bær UV-beskyttende solbriller (fx mærket UV400) og beskyttende tøj ved længere ophold i solen.
• Undgå direkte udsættelse for kunstige UVC-kilder uden passende afskærmning og beskyttelse.
• Vær særligt opmærksom på børn og personer med lysfølsomhed eller visse medicintyper, der øger UV-følsomhed.

Opsummering

Ultraviolet lys er en del af det elektromagnetiske spektrum med højere frekvens og energi end synligt violet lys (ca. 10–400 nm). Det har mange praktiske anvendelser — fra desinfektion til forskning — men også potentielt skadelige biologiske effekter, så korrekt måling og beskyttelse er vigtig. Kombinationen af fysik (ν = c/λ, E = hν) og biologiske virkninger gør UV til et både nyttigt og risikabelt værktøj, som skal anvendes med omtanke.

Ultraviolet stråling

Ultraviolet lys er en type ioniserende stråling. Det kan beskadige eller dræbe celler. Enhver elektromagnetisk stråling (lys), der har en bølgelængde på under 450 nm, kan forårsage problemer. Derfor har mennesker, der lever på steder med mere ultraviolet lys, tilpasset sig ved at få mørkere hud. Pigmenter absorberer den ultraviolette stråling, så den ikke trænger igennem huden og dræber eller skader cellerne indeni. Skader på huden forårsaget af ultraviolet stråling kaldes "solskoldning".

Det violette lys og det ultraviolette lys adskiller sig fra hinanden ved deres bølgelængde, frekvens og kvanteenergi. Forskellene mellem ultraviolet lys og røntgenstråler er også bølgelængde, frekvens og kvanteenergi. I det elektromagnetiske spektrum ligger ultraviolet lys ud over violet, røntgenstråler ud over ultraviolet, og gammastråler ud over røntgenstråler.

Elektromagnetiske bølger med en bølgelængde fra ca. 400 nanometer ned til ca. 10 nanometer kaldes almindeligvis ultraviolette bølger. Deres karakteristiske fotonenergi er ca. 3 til 124 elektronvolt.

Selv om luften på Jorden er gennemsigtig for et bredt spektrum af ultraviolet lys, absorberes noget ultraviolet sollys i meget stor højde af ozonlaget. Den nylige og igangværende ødelæggelse af ozonlaget i store højder forårsaget af menneskelig påvirkning - hovedsagelig af industrikemikalier og lufttransport - har i høj grad øget mængden af ultraviolet lys, der når frem til jordens overflade. Dette har til gengæld øget risikoen for hudkræft for menneskeheden, og denne risiko vil kun stige med tiden, medmindre ozonlaget beskyttes bedre.

Ultraviolette bølgelængder på under 200 nanometer, røntgenstråler og gammastråler kaldes samlet set ioniserende stråling, da energien i et sådant lyskvant er høj nok til at "sparke" en elektron ud af et atom. Det er derfor, at disse former for stråling er farlige for livet. Ultraviolet lys er opdelt i tre hovedbånd. UV-C har de korteste bølgelængder og er farlig ioniserende stråling. Kvælstof og ilt absorberer UV-C fra solstråling. UV-B har en mellemlang bølgelængde og er mindre farlig for levende væsener. Jordens ozonlag absorberer det meste af den. UV-A fra solen går helt igennem atmosfæren. Den har en bølgelængde næsten lige så lang som det synlige lys, og mange dyr kan se den, men mennesker kan ikke se den.

Almindeligt glas lader ikke stråling slippe igennem, hvis bølgelængden er mindre end 200 nanometer, så det fungerer som et skjold mod det farligere ultraviolette lys, men nogle særlige glasarter skærmer ikke så godt, herunder mange bilruder.

Ultraviolet stråling anvendes bl.a. til solbrænding. Brug af solarium kan forårsage hudkræft, fordi ultraviolet stråling går gennem huden og ødelægger cellerne og forårsager solskoldning.

På grund af den destruktive kraft af ultraviolet lys kan det bruges til at dræbe bakterier. Sollys er et stærkt desinfektionsmiddel.

Mennesker har brug for ultraviolet lys for at omdanne kolesterol til D-vitamin.

Indendørs solarium

Ultraviolet lampe

En ultraviolet lampe er en lampe, der hovedsagelig udsender ultraviolet lys. Disse bakteriedræbende lamper bruges ofte til at dræbe mikrober (bakterier). De kan være meget kraftige, så de personer, der arbejder i nærheden af dem, når de er tændt, skal måske bære beskyttelsesbriller og holde huden dækket for at undgå skader.

I det afbildede laboratorium er der tændt ultraviolet lys, når arbejdstagerne er væk, så alt, hvad der ligger på bordpladen, bliver dræbt. Ud over ultraviolet lys, som udgør det meste af det lys, der produceres af disse lamper, er der også en smule violet og blåt lys. Dette gør det muligt for folk at vide, hvornår de ultraviolette lamper er tændt.

En ultraviolet lampe

Spørgsmål og svar

Spørgsmål: Hvad er ultraviolet?

Spørgsmål: Hvad står UV for?

Spørgsmål: Er der dyr, der kan se ultraviolet lys?

Spørgsmål: Hvordan hænger frekvens og bølgelængde sammen?

Spørgsmål: Hvilket område falder ultraviolette bølgelængder ind under?

Spørgsmål: Er ultraviolet synligt for mennesker?

Søg efter bogstav