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            紫外線的發現和應用發展史

            2021-09-29 17:30:20 來源:

            紫外線是陽光中頻率為750THz~30PHz,對應真空中波長為400nm~10nm的光線。紫外線是頻率高于可見光線的不可見光。紫外線一直存在,但我們今天就來說說人類和紫外線之間的故事。

            紫外線的發現

            在1800年英國物理學家赫歇爾發現了不可見的熱射線—紅外線后,秉著物理學‘’事物具有兩級對稱性‘’的理念,德國物理學家、化學家約翰-威廉-里特(Johann Wilhelm Ritter,1776~1810),在1801年發現在可見光譜的紫光端之外,還存在著不可見光。

            里特將一張紙放在氯化銀溶液中浸泡后,放在三棱鏡可見光譜的紫光區域附近,他發現紫光外部區域的紙片強烈地變黑,說明這一部分受到了一種看不見的射線照射。里特把這不可見光叫做“去氧射線”,這就是我們后來所說的紫外線,因此里特也被稱為紫外線之父。

            紫外線的殺菌功能

            紫外線可以分為UVA(波長400nm~320nm,低頻長波)、UVB(波長320nm~280nm,中頻中波)、UVC(波長280nm~100nm,高頻短波)、EUV(100nm~10nm,超高頻)4種。

            在1877年,Downs和Blunt第一次報道了關于太陽光輻射可以殺滅培養基中細菌的特征,這也揭開了人們對紫外線消毒研究和應用的序幕。在1878年,人們發現了太陽光中的紫外線具有殺菌消毒作用。殺菌是紫外線最常見也很重要的一個功能。

            1960年人們第一次確認了紫外滅菌消毒的機理。一方面,當微生物受到紫外線照射時,生物細胞內脫氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)吸收紫外線光子能量,DNA分子中同一條鏈兩個相鄰的胸腺嘧啶基之間以環丁基環形成二聚體(胸腺嘧啶二聚體)。二聚體形成后,影響了DNA的雙螺旋結構,RNA引物的合成將停止在二聚體處,DNA的復制和轉錄功能均受到阻礙。另一方面,在紫外線的照射下可以產生自由基,引起光電離,從而使微生物不能復制繁殖。

            細胞對于220nm和260nm附近波段的紫外線光子最為敏感,能夠高效吸收這兩個波段的光子能量,從而阻止DNA的復制。波長為200nm或更短的紫外線輻射,大部分都在空氣中被吸收,因此很難長距離傳播,所以殺菌作用的主力紫外線波長集中在200nm~300nm之間。但低于200nm被吸收的紫外線會分解空氣中的氧氣分子,產生臭氧,同樣也會起到殺菌消毒的作用。

            紫外線燈的發明

            紫外線是由原子的外層電子受到激發后產生的。自然界的主要紫外線光源是太陽,太陽光透過大氣層時,波長短于290nm的紫外線被大氣層中的臭氧吸收掉。

            早在19世紀初,通過水銀蒸汽被激勵放電發光的這項工藝即已經為人所知:蒸汽封閉到一根玻璃管中,在玻璃管兩端的兩根金屬電極上施加電壓,從而產生一道“光弧”,使蒸汽


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