الاشعة ما فوق البنفسجية التعليم الثانوي المنهاج الجديد السنة الاولى

الأشعة فوق البنفسجية هي موجة كهرومغناطيسية ذات طول موجي أقصر من الضوء المرئي لكنها أطول من الأشعة السينية سميت بفوق البنفسجية لأن طول موجة اللون البنفسجي هو الأقصر بين ألوان الطيف. ومداها الموجي يبدأ من 400 نانومتر إلى 10 نانومتر، وطاقتها تبدأ من 3 eV إلى 124 eV.

وتوجد أشعة فوق البنفسجية في أشعة الشمس، وتنبعث بواسطة التقوس الكهربي أو الضوء الأسود. وكما هي أشعة مؤينة فقد تسبب تفاعل كيميائي، وتجعل العديد من المواد متوهجة أو مسفرة. وقد ادرك الكثير من الناس تأثير الأشعة فوق البنفسجية على الجسم مسببة حالات من ضربة شمس، ولكن طيف تلك الأشعة لها تأثيرات أخرى قد تكون مفيدة أو مضرة لصحة البشر.
اكتشافها
كان اكتشاف الأشعة فوق البنفسجية متعلق بمشاهدة علمية بأن أملاح الفضة تصبح داكنة أكثر بعد تعرّضها لضوء الشمس. ففي عام 1801 لاحظ الفيزيائي الألماني جون فيلهلم رايتر (بالألمانية: Johann Wilhelm Ritter) أن أشعة غير مرئية، طول موجتها أقصر من اللون البنفسجي -التي هي نهاية الطيف المرئي-، ناجعة بشكل خاص في زيادة دكانة لون ورق الفضة المشبع بالكلوريد فقام بتسميتها "الأشعة المؤكسدة" ليشدد على تفاعلها الكيميائي ولتمييزها عن "الأشعة الحارة" التي هي بالطرف الآخر من الطيف. تم اعتماد الاسم "الاشعة الكيميائية" بعد ذلك بفترة وجيزة وبقي هذا الاسم قيد الاستعمال خلال القرن التاسع عشر. في نهاية الأمر سقط من الاستعمال التعبيران أشعة كيميائية وأشعة حارة واستعمل التعبيران الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء على التوالي.[1] تسمى الاشعة فوق بنفسجية ماتحت 200 نانومتر بالفراغية لأن الهواء يمتصها بقوة، وقد اكتشفها الفيزيائي الألماني فيكتور شومان عام 1893.[2]


*منشأ المصطلح
تعود الترجمة الحرفية للكلمة إلى الأصل اللاتيني (Ultra Violet). بما أن الأشعة فوق بنفسجية هي أقصر من البنفسجية إلا أنها غير مرئية.
المصادر الطبيعية
تنبعث الأشعة فوق بنفسجية من الشمس على شكل أحزمة من الموجات الطويلة والمتوسطة والقصيرة, ولكن بسبب امتصاص آوزون الطبقة الجو العليا لها, فإن 99% من الإشعاع الذي يصل سطح الأرض يكون من الحزمة الطويلة. (للعلم فإن الحزم المتوسطة والقصيرة من الموجات فوق بنفسجية تكون لها المسؤولية المباشرة لتكوين طبقة الآوزون).

الزجاج الطبيعي يكون شفاف جزئيا للموجة الطويلة من فوق البنفسجية ولكنه معتم للموجات الأقصر, و السيليكا المحروقة أو الكوارتز المحروقة كل حسب نقاوتها لها خاصية الشفافية إلى موجات vacuum UV. زجاج النوافذ العادي يمكنه تمرير حوالي 90% من الضوء ذو الطول الموجي فوق 350 نانومتر, لكنه يمنع الضوء الذي أقل من300 ن م.

Vacuum UV أشعة فوق بنفسجية فراغية تبدأ من 200 نانومتر, سميت بهذه التسمية لأن الهواء العادي يعتم الموجات ذات الطول أقل 200 نانومتر, وذلك بسبب شدة امتصاص الأكسجين الموجود بالهواء لهذا الطول من الموجات. أما النيتروجين النقي يكون شفاف للموجات مابين 150-200 ن م. وهذه الطريقة مهمة صناعيا لأن عمليات التصنيع لأشباه الموصلات تستخدم ترددات ذات طول موجي أقل من 200 ن م.

Extreme UV وهي الموجات فوق بنفسجية القصوى امتازت بالتفاعل مع المادة: الموجات التي أطول من 30 ن م تتفاعل كيميائيا مع الإلكترونات المتعادلة أو المتكافئة لعنصر المادة (تكون بالمدار الخارجي), بينما الموجات التي أقصر من ذلك تتفاعل مع الإلكترونات التي بالمدار الداخلي ومع النواة أيضا. نهاية الطول الطيفي للأشعة الفوق بنفسجية العظمى يحدد بواسطة الخط الطيفي المرتفع للهيليوم عند الطول 30.4 ن م. معظم المواد المعروفة تمتص بقوة هذه الأشعة, ولكن بالإمكان إنتاج أجهزة بصرية متعددة الطبقات تعكس حوالي50% من إشعاع تلك الموجة فوق بنفسجية العظمى على زاوية سقوط عادية.هذه التكنولوجيا تستخدم بالتلسكوبات في حالات التصوير الشمسي وهي موجودة بسفن الأبحاث الفضائية الحالية. وأيضا الطباعة على الرقائق السليكونية

تأثيرات الصحة البشرية المرتبطة بالإشعاع فوق البنفسجي

* فوائد التأثير بالأشعة فوق البنفسجية
الأثر الإيجابي الرئيس من التعرض للموجة المتوسطة من فوق البنفسجي (UVB) انه يساعد على إنتاج فيتامين دي بالجلد. تقول الإحصائيات أن هناك عشرات الآلاف من الذين يموتون بالسرطان سنويا في الولايات المتحدة والسبب هو نقص فيتامين دي بالجسم. ويسبب هذا النقص مرض لين العظام (أو الكساح عند الكبار), ويسبب بضعف العظام وسهولة كسرها. عموما الحصول على هذا الفيتامين يكون عن طريق الأغذية أوالتعرض للشمس لفترات محددة.
هناك بلدان عديدة تحصن اغذيتها بفيتامين دي لمنع النقص, يفضل اكل تلك الأغذية أو استعمال حبوب التغذية للرجيم أكثر من التعرض لل(UVB) خوفا من زيادة فرص الإصابة بسرطان الجلد بسبب الأشعة الفوق بنفسجية.

للأشعة فوق البنفسجية استعمالات طبية, كحالات الأمراض الجلدية مثل الصدفية والبهاق. يستخدم إشعاع فوق البنفسجية الطويلة (UVA) مع بعض الأدوية. أما المتوسطة (UVB) فنادرا ماتستخدم في هذا المجال.


* التأثير السيئ من الإشعاع فوق بنفسجي
التعرض لفترات طويلة للشمس وأشعتها فوق البنفسجية قد يسبب تأثيرات صحية خطيرة ومزمنة بالجلد والعين والجهاز المناعي للجسم. إشعاع UVC هو الأعلى طاقة من بين نظرائه من الإشعاع فوق البنفسجي والأخطر أيضا, ولحسن الحظ انه يصفى عند غلاف الأرض الجوي, مع ذلك استخدامها بمعدات خاصة مثل وحدات تعقيم الأحواض السباحة قد يشكل خطورة التعرض لها إذا كان المصباح مضيء خارج حوض وحدة التعقيم المقفلة.


* التأثير على الجلد
إشعاع تلك الموجة الذي يأتي مع ضوء الشمس يعتبر بيئيا مسرطن للبشر . التأثير السام للفوق بنفسجي من ضوء الشمس ومصابيح العلاج الاصطناعي هما أمران مقلقان للصحة البشرية, التأثيرات الخطيرة للإشعاع على الجلد يتضمن التهاب الحروق والتهابات الجلد ولفح الشمس وإضعاف جهاز المناعة الجسم. UVA ،UVB و UVC جميعهم يمكنهم تدمير ألياف بروتين الكولاجين وبالتالي تسريع شيخوخة الجلد. الأشعة الطويلة UVA والمتوسطة UVB يمكنهما تحطيم فيتامين أ الموجود بالجلد.

نبدأ بالموجة الطويلة UVA التي أقلهم خطورة تعجل بشيخوخة الجلد وتخرب الحمض النووي DNA وتعجل بسرطان الجلد. وهي تنتشر بعمق ولا تسبب حروق الشمس ولا احمرار بالجلد ولا يوجد فحص طبيا لها ولكن الواقي الشمسي يعترضها ويعترض UVB معها.


فوتون فوق بنفسجي يضرب جزيء الدنا للخلايا الحية بعدة طرق. أكثر الأحداث وقوعا إعادة تشكيل روابط قاعدة البيانات الثايمين إلى ثنائي الثايمدين مما يسبب انتفاخ بالسلم الوظيفي
احمرار الجلد جراء تأثير ضوء الشمس يتفاعل بالتأثير مابين كمية أشعة الشمس وحساسية الجلد من UVأما الموجة المتوسطة UVB فهي مسببة للسرطان الجلد, تدمر ألياف الكولاجين ولكن بوتيرة أبطأ من UVA وإشعاعها يثير جزيء الحمض النووي DNA بالجلد مسببا بإعادة تشكيل روابط قاعدة البيانات الثايمين إلى ثنائي الثايمدين مما يشوه شكل لولب ال DNA ويوقف التناسخ ويظهر الفجوات ويمنع الاندماج. وقد تظهر الطفرة الجينية مما يسبب بالنمو السرطاني, تلك الطفرة الجينية المسببة من الأشعة الفوق بنفسجية من السهولة ملاحظتها بزراعة البكتيريا, هذه الرابط السرطاني يعتبر من الأسباب التي تدعو للاهتمام حول ظهور ثقب الآوزون. وكمقاومة للإشعاع الفوق بنفسجي يميل الجسم إلى للاسمرار عند تعرضه لمستوى معقول من إشعاع UVA (حسب نوع الجلد) وتصبح الصبغة البنية قاتمة بينما UVB يحدث إنتاج جديد. هذا الاسمرار يوقف انتشار الفوق بنفسجية كما يمنع التخريب القوي لأنسجة الجسم الضعيفة . هناك مستحضرات تجميل وتستعمل لاسمرار البشرة و كحاجز أو مانع للضوء وهي تمنع الأشعة الفوق بنفسجية جزئيا ومعظمها يحتوي وصف كمية قياس الوحدة لحماية الجسم من الشمس وهي تستعمل للحماية من أشعة ال UVB المسئولة عن حروق الشمس لكنها لا تستطيع الحماية من الUVA كما أسلفنا سابقا, وحاليا ظهرت بالأسواق مستحضرات حماية جديدة تحتوي مركبات مثل ثاني أكسيد التيتانيوم (Titanium dioxide ) التي تستطيع مقاومة الأشعة الطويلة للفوق بنفسجية UVA وهناك مستحضرات طبيعية واعشاب للحماية من الأشعة الفوق بنفسجية وتسمى باللاتيني (Phlebodium aureum) .


* العين
ازدياد كثافة الموجة المتوسطة UVB له خطورة للعين, والتعرض له يسبب أمراض للعين كماء العين, والأفضل استعمال النظارات الحماية لتغطية العين بالكامل للأشخاص الذين قد يتعرضون للإشعاع الفوق بنفسجي, خاصة الموجة القصيرة UVC, متسلقي الجبال أكثر عرضة للأشعة الفوق بنفسجية من الأشخاص العاديين وذلك بسبب ضعف الغلاف الجوي (عند تلك المرتفعات) الذي يصفي تلك الإشعاعات، وبسبب انعكاس الثلوج لها. نظارات الزجاجية العادية تعطي حماية بسيطة, لكن أكثر العدسات البلاستيك حمايتها أقوى من الزجاجية, والسبب كما شرحناه سابقا أن الزجاج له خاصية تمرير الموجات الطويلة UVA فقط بينما البلاستيك الأكريليكي خاصية المرور للعدسات هي اقل, بعض مواد العدسات البلاستيك مثل البولي كاربونات(وهي مادة ذات عزل عال ومقاوم للحرارة) تمنع جميع الأشعة الفوق بنفسجية. عموما للعدسات خاصية الحماية من الأشعاع ولكن حتى تلك الحماية لايمكنها المنع التام للأشعة الفوق بنفسجية عن العين.