“紫”皮书
紫外线的秘密


文章出自:博物 2009年第07期 作者: 范锡龙 

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太阳每天都要升起,把看得见的光和看不见的光都撒播到地球上,其中就有只闻其名而不见其形的紫外线。盛夏来临,人们越来越关心自己是否会被晒黑。其实,适量紫外线对人也有好处;防紫外线,更不能单纯依靠防晒霜的力量。摸清楚紫外线的时空分布和物理性质,才是避免伤害的重要法则。

看不见的光

一条小纸片,发现了一种人类看不见的光线。1801年的一天,一束白光通过棱镜,色散形成一道美丽的七色光,德国物理学家里特,小心翼翼地将一小片氯化银试纸放置在紫光的外侧。一会儿,纸片变黑了,证明有微小的银颗粒析出,这正是氯化银经过光照后发生的反应。里特由此发现并证实,确实在紫光之外,还有一种不可见的光线存在,那就是紫外线。

臭氧层上的反应
在紫外线的催化下,氧分子分解为氧原子,单个氧原子再与别的氧分子形成含有3个氧原子的臭氧,臭氧分子再度还原为氧分子——这样的可逆反应无时无刻不在臭氧层上发生,又吸收过多的紫外线,保护着我们地球上的生命。
异色世界
紫外线虽然是肉眼看不见的光,但是它照射下的物体,却让人大开眼界。蝎子变成蓝色,荧光涂料的绘画发出奇异的色彩。原本可能是相貌平平的荧光矿物,更是被激发出美丽的色光。那是因为紫外线能量很大,将矿物晶体结构中原子或离子的外层电子,从基态激发到了能量较高的激发态,当电子从激发态回落时,就发射出光子,也就是这些美丽荧光的来源。
异色世界
紫外线虽然是肉眼看不见的光,但是它照射下的物体,却让人大开眼界。蝎子变成蓝色,荧光涂料的绘画发出奇异的色彩。原本可能是相貌平平的荧光矿物,更是被激发出美丽的色光。那是因为紫外线能量很大,将矿物晶体结构中原子或离子的外层电子,从基态激发到了能量较高的激发态,当电子从激发态回落时,就发射出光子,也就是这些美丽荧光的来源。
异色世界
紫外线虽然是肉眼看不见的光,但是它照射下的物体,却让人大开眼界。蝎子变成蓝色,荧光涂料的绘画发出奇异的色彩。原本可能是相貌平平的荧光矿物,更是被激发出美丽的色光。那是因为紫外线能量很大,将矿物晶体结构中原子或离子的外层电子,从基态激发到了能量较高的激发态,当电子从激发态回落时,就发射出光子,也就是这些美丽荧光的来源。

紫外线大多来自太阳,按照波长的长短可以分为:短波紫外线(UV-C)、中波紫外线(UV-B)、长波紫外线(UV-A)。可见光所有的透射、反射、散射等物理性质,紫外线也拥有。紫外线最为人熟知的化学性质就是它和氧气的反应了。大气中的氧气分子(O2)受到紫外线照射时,分解成氧原子(O)。氧原子不稳定,与氧分子反应,形成了臭氧(O3)。臭氧的比重大于氧气,会逐渐向大气的底层降落,在距离地球表面14~25千米的高空,形成一个臭氧层。在降落过程中随着温度的上升,臭氧越来越不稳定,再次受到紫外线的照射,还原为氧。臭氧层就是保持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡,它能吸收过多的紫外线,像伞一样保护着地球上的万物。

保护伞破了洞
上世纪50年代末就发现臭氧浓度有减少趋势,1985年,南极上空发现的臭氧层空洞,到2008年的秋天,更是达到惊人的2700万平方公里。臭氧层的破坏有很多假说,人们倾向于认为,正是大量使用的制冷剂、发泡剂、清洗剂等含有的氯氟烷烃,进入平流层后受到强烈紫外线照射,分解产生氯游离基,同臭氧发生化学反应,从而造成臭氧层的严重破坏。
保护伞破了洞
臭氧层是我们头顶的保护伞,这是臭氧层吸收紫外线的过程。

并非猛于虎

夏天到来啦,铺天盖地的防晒霜广告上,紫外线之害猛于虎。然而紫外线存在于自然界,自有其道理:适量的紫外线可以促进钙磷吸收,让您远离佝偻病,还能杀灭多种细菌和病毒。

聪明防晒法
适当的紫外线是人体必不可少的,只不过选择合适的时间、地点晒太阳,才能晒出健康来。低纬度的地区,太阳投射角大于高纬度地区,日照时间长;夏天从早上10点到下午4点,是紫外线强烈的时间段;高山和高原上虽然凉爽,但是紫外线要比平原地区强数倍;此外,不同的物质反射紫外线的能力是不同的。综合这些因素,我们自然可以聪明地不被紫外线晒伤。

在臭氧层还未遭到破坏之前,阳光中的紫外线含量对人类的生存来说是恰如其分的—感谢臭氧层吸收了几乎全部的对人体有害的UV-C和大量的UV-B,只剩下极少量的UV-B和适量的UV-A,发挥着功效。这就是自然的智慧。

责任编辑 / 徐韵 

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