La luce UV, o ultravioletta, è una forma invisibile di radiazione elettromagnetica che ha una lunghezza d’onda più corta di quella che gli esseri umani possono vedere. Trasporta più energia della luce visibile e talvolta può rompere i legami tra atomi e molecole, alterando la chimica dei materiali ad essa esposti. La luce UV può anche far sì che alcune sostanze emettano luce visibile, un fenomeno noto come fluorescenza. Questa forma di luce, presente nella luce solare, può essere benefica per la salute, poiché stimola la produzione di vitamina D e può uccidere i microrganismi dannosi, ma un’esposizione eccessiva può causare scottature e aumentare il rischio di cancro della pelle. La luce UV ha molti usi, tra cui la disinfezione, le lampadine fluorescenti e l’astronomia.
Il termine “ultravioletto” significa “oltre il viola”. Nella parte visibile dello spettro, la lunghezza d’onda diminuisce – e l’energia delle onde elettromagnetiche aumenta – dal rosso all’arancione, giallo, verde, blu e viola, quindi la luce UV ha una lunghezza d’onda più corta e più energia della luce viola. Le lunghezze d’onda sono misurate in nanometri (nm), o miliardesimi di metro, e le lunghezze d’onda dell’ultravioletto sono comprese tra 10 nm e 400 nm. Può essere classificato come UV-A, UV-B o UV-C, in ordine di lunghezza d’onda decrescente. Una classificazione alternativa, utilizzata in astronomia, è “vicino”, “medio”, “lontano” ed “estremo”.
Il Sole produce luce ultravioletta di tutte le categorie; tuttavia, le lunghezze d’onda di energia più corte e più elevate vengono assorbite dall’ossigeno nell’atmosfera e, in particolare, dallo strato di ozono. Di conseguenza, l’ultravioletto che raggiunge la superficie è costituito principalmente da UV-A, con un po’ di U-VB. È UV-B che è responsabile delle scottature. La luce solare che raggiunge la superficie terrestre ha sia vantaggi che pericoli.
Benefici
La luce ultravioletta, in particolare UV-B, è necessaria per consentire alla pelle di produrre vitamina D. Converte una sostanza chimica presente nella pelle in un precursore della vitamina, che poi forma la vitamina stessa. Questa vitamina è essenziale per la salute umana e la sua mancanza è stata implicata in disturbi del sistema immunitario, malattie cardiovascolari, ipertensione e vari tipi di cancro. Una grave carenza provoca la malattia ossea chiamata rachitismo. La mancanza di luce solare è la causa principale della carenza di vitamina D e la protezione solare ne impedisce la formazione.
Ci sono altri benefici associati alla luce ultravioletta che possono sembrare indipendenti dalla produzione di vitamina D. L’esposizione frequente a quantità moderate di luce solare, cioè quantità insufficienti a causare scottature, può fornire una certa protezione contro il cancro della pelle. Ci sono prove che le persone con occupazioni all’aperto sono meno suscettibili alla malattia. I bambini che trascorrono molto tempo in attività all’aperto sembrano anche essere meno a rischio di sviluppare tumori della pelle più avanti nella vita. Altri possibili effetti benefici includono la riduzione dell’incidenza di malattie cardiovascolari, il miglioramento di alcune condizioni della pelle e il miglioramento dell’umore.
Molti microrganismi potenzialmente dannosi vengono rapidamente uccisi o inattivati dall’esposizione ai raggi UV. Le infezioni da virus aereo, come l’influenza, si diffondono generalmente tramite goccioline espulse da tosse e starnuti. Le particelle virali in queste goccioline non sopravvivono a lungo se esposte alla luce solare e, di conseguenza, queste malattie potrebbero non diffondersi così facilmente in condizioni di sole.
pericoli
Anche la capacità della luce ultravioletta di causare cambiamenti chimici presenta dei pericoli. L’UV-B più energico è responsabile delle scottature solari, può causare l’invecchiamento precoce della pelle e può alterare il DNA in un modo che può portare a tumori della pelle, come il melanoma. Può anche danneggiare gli occhi e causare cataratta. La luce UV stimola la produzione del pigmento melanina e, per questo motivo, le persone possono esporsi intenzionalmente a una forte luce solare per ottenere una pelle abbronzata. Gli effetti associati a questa forma di luce possono essere aggravati dalla popolarità degli studi abbronzanti e dei lettini abbronzanti, che utilizzano la luce ultravioletta prodotta artificialmente per provocare l’abbronzatura.
si utilizza
Disinfezione e sterilizzazione
Gli effetti della luce UV su virus, batteri e parassiti hanno portato al suo uso nella disinfezione delle forniture di acqua potabile. Presenta i vantaggi di richiedere poca manutenzione, di non alterare il gusto dell’acqua trattata e di non lasciare sostanze chimiche potenzialmente dannose. Lo svantaggio principale è che, a differenza di alcuni metodi chimici, come la clorazione, non protegge dalla contaminazione dopo il trattamento. L’UV è utilizzato anche per la sterilizzazione degli alimenti e nei laboratori di microbiologia.
Fluorescenza
Alcune sostanze, se esposte alla luce UV, emettono luce a lunghezze d’onda visibili, fenomeno noto come fluorescenza. Le comuni lampade fluorescenti, ad esempio, sono alimentate dalla luce UV prodotta dalla ionizzazione del vapore di mercurio a bassa pressione. Questa luce viene assorbita da uno speciale rivestimento fluorescente, che a sua volta produce luce visibile. Le luci fluorescenti sono più efficienti dal punto di vista energetico rispetto alle lampadine convenzionali.
La luce ultravioletta è spesso utilizzata nella sicurezza. I documenti sensibili, come valuta, patenti di guida, carte di credito e passaporti, hanno simboli invisibili che si illuminano solo in presenza di luce UV. Questi sono difficili da copiare per i falsari.
I biologi e gli zoologi amano molto la luce ultravioletta poiché li aiuta a effettuare indagini notturne sugli organismi sul campo. Alcuni uccelli, rettili e invertebrati, come gli insetti, emettono fluorescenza sotto i raggi UV e il lampeggio rapido di una luce su una piccola area può consentire agli osservatori di contare il numero approssimativo di organismi di un determinato tipo. Questo è molto utile perché molti di questi animali sono principalmente notturni e raramente, se non mai, visti durante il giorno.
Anche molti tessuti utilizzati nell’abbigliamento sono fluorescenti e le “luci nere” spesso utilizzate nei locali notturni e alle feste sfruttano questo fatto facendo brillare i vestiti al buio. Queste luci producono principalmente luce nella porzione UV dello spettro, ma producono anche un leggero bagliore viola. Possono anche essere creati poster speciali o altre opere d’arte con l’espresso scopo di fluorescenza in un certo modo sotto una luce nera.
insetti Trappole
Molti insetti possono vedere la luce ultravioletta e ne sono attratti, quindi la luce viene spesso utilizzata nelle trappole per insetti. Questi possono essere usati dagli entomologi per studiare la popolazione di insetti in un habitat specifico o per intrappolare e uccidere gli insetti molesti nei negozi di alimentari dei ristoranti.
Astronomia
La mappatura della Via Lattea e di altre galassie alla luce ultravioletta consente agli astronomi di creare un’immagine di come le galassie si evolvono nel tempo. Le stelle giovani producono più radiazioni UV rispetto alle stelle più vecchie, come il Sole. Producono anche una proporzione maggiore della loro luce ultravioletta all’estremità dello spettro. Le aree in cui si stanno formando nuove stelle quindi brillano più intensamente nei raggi UV, consentendo agli astronomi di identificare e mappare queste aree.
altri usi
Ci sono una serie di altri usi per la luce UV:
Spettrofotometria — per l’analisi di strutture chimiche.
Analisi dei minerali: la fluorescenza sotto la luce ultravioletta può distinguere tra minerali che hanno lo stesso aspetto sotto la luce visibile.
Microscopia: la lunghezza d’onda più corta della luce ultravioletta può risolvere dettagli troppo piccoli per essere visti con un normale microscopio ottico.
Marcatori chimici: sostanze che emettono fluorescenza alla luce UV, come la proteina fluorescente verde (GFP) possono essere utilizzate per studiare i processi biologici.
Fotochemioterapia – questo è usato come trattamento per la psoriasi e alcune altre condizioni della pelle.
Fotolitografia a risoluzione molto fine: viene utilizzata nella produzione di componenti a semiconduttore nell’industria elettronica.
Controllo dell’isolamento elettrico: la “scarica a corona”, in cui l’isolamento danneggiato delle apparecchiature elettriche provoca la ionizzazione dell’aria, può essere rilevata dall’emissione di luce ultravioletta.
Indurimento di adesivi e rivestimenti: alcune sostanze polimerizzano e induriscono con l’esposizione alla luce ultravioletta.