الأشعة فوق البنفسجية شكل غير مرئي من الضوء. وتقع هذه الأشعة مباشرة بعد النهاية البنفسجية للطيف المرئي. والشمس هي المصدر الطبيعي الرئيسي للأشعة فوق البنفسجية. وتنبعث الأشعة البنفسجية أيضًا من الصواعق أو أية شرارة كهربائية أخرى في الهواء. ويمكن توليد هذه الأشعة صناعيًا بإمرار تيار كهربائي خلال غاز أو بخار مثل بخار الزئبق.
ويمكن أن تسبِّب الأشعة فوق البنفسجية حروقًا شمسية. كما أن التعرُّض الزائد لهذه الأشعة قد يسبب سرطان الجلد. ومن ناحية أخرى، فإن الأشعة فوق البنفسجية تُحطِّم الكائنات الحية الضارة ولها تأثيرات مفيدة أخرى.
والأطوال الموجيَّة للأشعة فوق البنفسجية أقصر من الأطوال الموجية للضوء المرئي. والطول الموجيّ، أي المسافة بين قمتين متتاليتين للموجة، يقاس عادة بوحدات تُسمَّى نانومترات، حيث يساوي النانومتر واحدًا من المليون من المليمتر. وتتراوح الأطوال الموجيَّة للضوء المرئي بين 400 و700 نانومتر، بينما تمتد الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية من حوالي 1 إلى 400 نانومتر. انظر: الموجات الكهرومغنطيسية.
وعند إضاءة مادة ما بالأشعة فوق البنفسجية فإن مدى امتصاص الأشعة في المادة أو النفاذ منها يحدده الطول الموجي للأشعة. فعلى سبيل المثال، الأشعة فوق البنفسجية ذات الأطوال الموجية الكبيرة يمكنها النفاذ خلال زجاج النوافذ العادي. ويمتص الزجاج الأشعة فوق البنفسجية ذات الأطوال الموجية الأقصر، مع أن هذه الأشعة يمكنها أن تنفذ خلال مواد أخرى.
استعمالات الأشعة فوق البنفسجية. تعتبر الأشعة فوق البنفسجية التي أطوالها الموجية أقصر من 300 نانومتر فعّالة في قتل البكتيريا والفيروسات. وتستعمل المستشفيات مصابيح مبيدة للجراثيم تولِّد هذه الأشعة القصيرة لتعقيم الأجهزة الجراحية، والمياه، والهواء في غرف العمليات. كذلك يستخدم كثير من شركات المواد الغذائية والأدوية هذه المصابيح لتطهير الأنواع المختلفة من المنتجات وعبواتها.
ويؤدي التعرُّض المباشر للأشعة فوق البنفسجية التي أطوالها الموجية أقصر من 320 نانومتر إلى توليد فيتامين د (d) في الجسم البشري. واستخدم الأطباء ذات مرة المصابيح الشمسية التي تولِّد الأشعة فوق البنفسجية لمنع كساح الأطفال ومعالجته، ذلك المرض الذي يصيب العظام نتيجة نقص فيتامين د (d). وتُستخدم هذه المصابيح في أيامنا هذه لمعالجة بعض الاضطرابات الجلدية مثل العُد (حبُّ الشَّباب) والصُّدَاف.
وتستعمل بعض أجهزة الأشعة فوق البنفسجية للتعرف على التركيب الكيميائي للمواد المجهولة. ويستخدم الباحثون من الأطباء هذه الأجهزة لتحليل بعض المواد في الجسم البشري بما في ذلك الأحماض الأمينية والإنزيمات والبروتينات الأخرى. وفي صناعة الإلكترونيات، تُستخدم الأشعة فوق البنفسجية ضمن مراحل صناعة الدوائر المتكاملة.
التأثيرات الضارة. الأشعة فوق البنفسجية الأقصر الصادرة عن الشمس التي أطوالها الموجية دون 320 نانومترًا ـ ضارة خصوصًا للكائنات الحية. فالتعرض الزائد لهذه الأشعة يمكن أن يسبب تهيجًا مؤلمًا للعين أو التهابها. وتقي النظارات الشمسية العالية الجودة العين من هذه الأشعة. كما يسبب التعرض الزائد لهذه الاشعة حروقًا مؤلمة. ويوفر الملانين (القتامين)، وهو خضاب بني اللون في الجلد، بعض الوقاية ضد الحروق الشمسية. وتقوم الغسولات الحاجبة للشمس بامتصاص أشعة الشمس الحارقة هذه.
والتعرض لأشعة الشمس فوق البنفسجية لمدة طويلة يمكن أن يؤدي إلى سرطان جلدي وإلى تغيُّرات أخرى في الخلايا البشرية. كما يمكن أن يؤدي هذا التعرض أيضًا إلى تدمير أو قتل النباتات. ويقوم غاز الأوزون، وهو واحد من صور الأكسجين في طبقات الجو العليا، بامتصاص معظم إشعاع الشمس فوق البنفسجي. وبدون طبقة الأوزون هذه، من المحتمل أن تدمر الأشعة فوق البنفسجية معظم الحياة الحيوانية والنباتية. انظر: الأوزون.
الأبحاث العلمية. تنشأ الأشعة البنفسجية داخل ذرات كل العناصر. وبدراسة هذه الأشعة يتعرَّف العلماء على بِنْيَة الذرات وعلى مستويات الطاقة فيها. كما يتعرف الخبراء على النجوم والمجرَّات البعيدة عن طريق تحليل الأشعة فوق البنفسجية الصادرة عنها.
ولقد تركَّزت أبحاث كثيرة على الدور الذي تؤديه الأشعة فوق البنفسجية في التفاعلات الكيميائية التي تؤدي إلى انهيار أو تآكل طبقة الأوزون الواقية للأرض. وتقلُّ فعالية طبقة الأوزون كمانع أو حاجز للأشعة فوق البنفسجية الضارة باستمرار تآكلها.
وتشير التجارب إلى أن النحل والفراش وحشرات أخرى يمكنها رؤية الضوء فوق البنفسجي. فانعكاس الأشعة فوق البنفسجية من الأجنحة يُظهِر أنماطًا تساعد الحشرات على التعرف على أقرانها.
ويمكن أن تسبِّب الأشعة فوق البنفسجية حروقًا شمسية. كما أن التعرُّض الزائد لهذه الأشعة قد يسبب سرطان الجلد. ومن ناحية أخرى، فإن الأشعة فوق البنفسجية تُحطِّم الكائنات الحية الضارة ولها تأثيرات مفيدة أخرى.
والأطوال الموجيَّة للأشعة فوق البنفسجية أقصر من الأطوال الموجية للضوء المرئي. والطول الموجيّ، أي المسافة بين قمتين متتاليتين للموجة، يقاس عادة بوحدات تُسمَّى نانومترات، حيث يساوي النانومتر واحدًا من المليون من المليمتر. وتتراوح الأطوال الموجيَّة للضوء المرئي بين 400 و700 نانومتر، بينما تمتد الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية من حوالي 1 إلى 400 نانومتر. انظر: الموجات الكهرومغنطيسية.
وعند إضاءة مادة ما بالأشعة فوق البنفسجية فإن مدى امتصاص الأشعة في المادة أو النفاذ منها يحدده الطول الموجي للأشعة. فعلى سبيل المثال، الأشعة فوق البنفسجية ذات الأطوال الموجية الكبيرة يمكنها النفاذ خلال زجاج النوافذ العادي. ويمتص الزجاج الأشعة فوق البنفسجية ذات الأطوال الموجية الأقصر، مع أن هذه الأشعة يمكنها أن تنفذ خلال مواد أخرى.
استعمالات الأشعة فوق البنفسجية. تعتبر الأشعة فوق البنفسجية التي أطوالها الموجية أقصر من 300 نانومتر فعّالة في قتل البكتيريا والفيروسات. وتستعمل المستشفيات مصابيح مبيدة للجراثيم تولِّد هذه الأشعة القصيرة لتعقيم الأجهزة الجراحية، والمياه، والهواء في غرف العمليات. كذلك يستخدم كثير من شركات المواد الغذائية والأدوية هذه المصابيح لتطهير الأنواع المختلفة من المنتجات وعبواتها.
ويؤدي التعرُّض المباشر للأشعة فوق البنفسجية التي أطوالها الموجية أقصر من 320 نانومتر إلى توليد فيتامين د (d) في الجسم البشري. واستخدم الأطباء ذات مرة المصابيح الشمسية التي تولِّد الأشعة فوق البنفسجية لمنع كساح الأطفال ومعالجته، ذلك المرض الذي يصيب العظام نتيجة نقص فيتامين د (d). وتُستخدم هذه المصابيح في أيامنا هذه لمعالجة بعض الاضطرابات الجلدية مثل العُد (حبُّ الشَّباب) والصُّدَاف.
وتستعمل بعض أجهزة الأشعة فوق البنفسجية للتعرف على التركيب الكيميائي للمواد المجهولة. ويستخدم الباحثون من الأطباء هذه الأجهزة لتحليل بعض المواد في الجسم البشري بما في ذلك الأحماض الأمينية والإنزيمات والبروتينات الأخرى. وفي صناعة الإلكترونيات، تُستخدم الأشعة فوق البنفسجية ضمن مراحل صناعة الدوائر المتكاملة.
التأثيرات الضارة. الأشعة فوق البنفسجية الأقصر الصادرة عن الشمس التي أطوالها الموجية دون 320 نانومترًا ـ ضارة خصوصًا للكائنات الحية. فالتعرض الزائد لهذه الأشعة يمكن أن يسبب تهيجًا مؤلمًا للعين أو التهابها. وتقي النظارات الشمسية العالية الجودة العين من هذه الأشعة. كما يسبب التعرض الزائد لهذه الاشعة حروقًا مؤلمة. ويوفر الملانين (القتامين)، وهو خضاب بني اللون في الجلد، بعض الوقاية ضد الحروق الشمسية. وتقوم الغسولات الحاجبة للشمس بامتصاص أشعة الشمس الحارقة هذه.
والتعرض لأشعة الشمس فوق البنفسجية لمدة طويلة يمكن أن يؤدي إلى سرطان جلدي وإلى تغيُّرات أخرى في الخلايا البشرية. كما يمكن أن يؤدي هذا التعرض أيضًا إلى تدمير أو قتل النباتات. ويقوم غاز الأوزون، وهو واحد من صور الأكسجين في طبقات الجو العليا، بامتصاص معظم إشعاع الشمس فوق البنفسجي. وبدون طبقة الأوزون هذه، من المحتمل أن تدمر الأشعة فوق البنفسجية معظم الحياة الحيوانية والنباتية. انظر: الأوزون.
الأبحاث العلمية. تنشأ الأشعة البنفسجية داخل ذرات كل العناصر. وبدراسة هذه الأشعة يتعرَّف العلماء على بِنْيَة الذرات وعلى مستويات الطاقة فيها. كما يتعرف الخبراء على النجوم والمجرَّات البعيدة عن طريق تحليل الأشعة فوق البنفسجية الصادرة عنها.
ولقد تركَّزت أبحاث كثيرة على الدور الذي تؤديه الأشعة فوق البنفسجية في التفاعلات الكيميائية التي تؤدي إلى انهيار أو تآكل طبقة الأوزون الواقية للأرض. وتقلُّ فعالية طبقة الأوزون كمانع أو حاجز للأشعة فوق البنفسجية الضارة باستمرار تآكلها.
وتشير التجارب إلى أن النحل والفراش وحشرات أخرى يمكنها رؤية الضوء فوق البنفسجي. فانعكاس الأشعة فوق البنفسجية من الأجنحة يُظهِر أنماطًا تساعد الحشرات على التعرف على أقرانها.
