Ультрафіолетове випромінювання (від ультра... і фіолетовий), ультрафіолетові промені, УФ-ізлученіє, не видиме оком електромагнітне випромінювання, що займає спектральну область між видимим і рентгенівським випромінюваннями в межах довжин хвиль l 400—10 нм. Вся область В. і. умовно ділиться на ближню (400—200 нм ) і далеку, або вакуумну (200—10 нм ) ; остання назва обумовлена тим, що В. і. цієї ділянки сильно поглинається повітрям і його дослідження виробляють за допомогою вакуумних спектральних приладів.
Ближнє В. і. відкрито в 1801 німецьким ученим Н. Ріттером і англійським ученим У. Волластоном по фотохімічній дії цього випромінювання на хлористе срібло. Вакуумне В. і. виявлено німецьким ученим В. Шуманом за допомогою побудованого їм вакуумного спектрографа з флюорітової призмою (1885—1903) і безжелатінових фотопластин. Він дістав можливість реєструвати короткохвильове випромінювання до 130 нм. Англійський вчений Т. Лайман, вперше побудувавши вакуумний спектрограф з увігнутими дифракційними гратами, реєстрував В. і. з довжиною хвилі до 25 нм (1924). До 1927 був вивчений весь проміжок між вакуумним В. і. і рентгенівським випромінюванням.
Спектр В. і. може бути лінійчатим, безперервним або складатися із смуг в залежності від природи джерела В. і. (див. Спектри оптичні ) . Лінійчатим спектром володіє УФ-ізлученіє атомів, іонів або легких молекул (наприклад, H 2 ). Для спектрів важких молекул характерні смуги, обумовлені електронно-колебательно-вращательнимі переходами молекул (див. Молекулярні спектри ) . Безперервний спектр виникає при гальмуванні і рекомбінації електронів (див. Гальмівне випромінювання ) .
Оптичні властивості речовин в ультрафіолетової області спектру значно відрізняються від їх оптичних властивостей у видимої області. Характерною межею є зменшення прозорості (збільшення коефіцієнта поглинання) більшості тіл, прозорих у видимої області. Наприклад, звичайне скло непрозоре при l < 320 нм; в більш короткохвильової області прозорі лише увіолеве скло, сапфір, фтористий магній, кварц, флюорит, фтористий літій і деякі ін. матеріали. Найбільш далекий кордон прозорості (105 нм ) має фтористий літій. Для l <105 нм прозорих матеріалів практично немає. З газоподібних речовин найбільшу прозорість мають інертні гази, кордон прозорості яких визначається величиною їх іонізаційного потенціалу . Самий короткохвильовий кордон прозорості має гелій — 50,4 нм. Повітря непрозоре практично при l < 185 нм із-за поглинання киснем.
Коефіцієнт віддзеркалення всіх матеріалів (у тому числі металів) зменшується із зменшенням довжини хвилі випромінювання. Наприклад, коефіцієнт віддзеркалення свіжонапиленого алюмінію, одного з кращих матеріалів для покриттів, що відображають, у видимої області спектру, різко зменшується при l < 90 нм ( мал. 1 ). Віддзеркалення алюмінію значно зменшується також унаслідок окислення поверхні. Для захисту поверхні алюмінію від окислення застосовуються покриття з фтористого літію або фтористого магнію. В області l < 80 нм деякі матеріали мають коефіцієнт віддзеркалення 10—30% (золото, платина, радій, вольфрам і ін.), проте при l < 40 нм і їх коефіцієнт віддзеркалення знижується до 1% і менше.
Джерела В. і. Випромінювання розжарених до 3000 До твердих тіл містить помітну долю В. і. безперервного спектру, інтенсивність якого зростає із збільшенням температури. Потужніше В. і. випускає плазма газового розряду. При цьому залежно від розрядних умов і робочої речовини може випускатися як безперервний, так і лінійчатий спектр. Для різних вживань В. і. промисловість випускає ртутні, водневі, ксенонові і ін. газорозрядні лампи, вікна яких (або цілком колби) виготовляють з прозорих для В. і. матеріалів (частіше з кварцу). Будь-яка високотемпературна плазма (плазма електричних іскр і дуг, плазма що утворюється при фокусуванні потужного лазерного випромінювання в газах або на поверхні твердих тіл, і так далі) є потужним джерелом В. і. Інтенсивне В. і. безперервного спектру випускають електрони, прискорені в синхротроні (синхротронне випромінювання ) . Для ультрафіолетової області спектру розроблені також оптичні квантові генератори (лазери ) . Найменшу довжину хвилі має водневий лазер (109,8 нм ) .
Природні джерела В. і. — Сонце, зірки, туманності і ін. космічні об'єкти. Проте лише довгохвильова частина В. і. ( l > 290 нм ) досягає земної поверхні. Більш короткохвильове В. і. поглинається озоном, киснем і ін. компонентамі атмосфери на висоті 30—200 км. від поверхні Землі, що грає велику роль в атмосферних процесах. В. і. зірок і ін. космічних тіл, окрім поглинання в земній атмосфері, в інтервалі 91,2—20 нм практично повністю поглинається міжзоряним воднем.
Приймачі В. і. Для реєстрації В. і. при l >230 нм використовуються звичайні фотоматеріали. У більш короткохвильової області до нього чутливі спеціальні маложелатинові фотошари. Застосовуються фотоелектричні приймачі, що використовують здатність В. і. викликати іонізацію і фотоефект: фотодіоди, іонізаційні камери, лічильники фотонів, фотопомножувачі і ін. Розроблений також особливий вигляд фотопомножувачів — канальні електронні помножувачі, що дозволяють створювати мікроканальні пластини. У таких пластинах кожне вічко є канальним електронним помножувачем розміром до 10 мкм. Мікроканальні пластини дозволяють отримувати фотоелектричні зображення. і. і об'єднують переваги фотографічних і фотоелектричних методів реєстрації випромінювання. При дослідженні В. і. також використовують різні люмінесцирующие речовини, що перетворюють В. і. у видиме. На цій основі створені прилади для візуалізації зображень у В. і.
Вживання В. і. Вивчення спектрів випускання, поглинання і віддзеркалення в уф-області дозволяє визначати електронну структуру атомів, іонів, молекул, а також твердих тіл. Уф-спектри Сонця, зірок і ін. несуть інформацію про фізичні процеси, що відбуваються в гарячих областях цих космічних об'єктів (див. Ультрафіолетова спектроскопія, Вакуумна спектроскопія ) . На фотоефекті, що викликається В. і., заснована фотоелектронна спектроскопія . В. і. може порушувати хімічні зв'язки в молекулах, внаслідок чого можуть відбуватися різні хімічні реакції (окислення, відновлення, розкладання, полімеризація і т.д., див.(дивися) Фотохімія ) . Люмінесценція під дією В. і. використовується при створенні люмінесцентних ламп, фарб, що світяться, в люмінесцентному аналізі і люмінесцентній дефектоскопії . В. і. застосовується в криміналістиці для встановлення ідентичності фарбників, достовірності документів і тому подібне У мистецтвознавстві В. і. дозволяє виявити на картинах не видимі оком сліди реставрацій ( мал. 2 ). Здібність багатьох речовин до виборчого поглинання В. і. використовується для виявлення в атмосфері шкідливих домішок, а також в ультрафіолетовій мікроскопії.
Літ.: Мейєр А., Зейтц Е., Ультрафіолетове випромінювання, пер.(переведення) з йому.(німецький), М., 1952; Лазарев Д. Н., Ультрафіолетова радіація і її вживання, Л. — М., 1950; Samson I. A. R., Techniques of vacuum ultraviolet spectroscopy, N. Y. — L. — Sydney [1967]; Зайдель А. Н., Шрейдер Е. Я., Спектроскопія вакуумного ультрафіолету, М., 1967; Столярів До. П., Хімічний аналіз в ультрафіолетових променях, М. — Л., 1965; Бейкер А., Беттерідж Д., Фотоелектронна спектроскопія, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1975.
А. Н. Рябцев.
Біологічне дія В. і. При дії на живі організми В. і. поглинається верхніми шарами тканин рослин або шкіри людини і тварин. У основі біологічної дії В. і. лежать хімічні зміни молекул біополімерів . Ці зміни викликаються як безпосереднім поглинанням ними квантів випромінювання, так і (у меншій мірі) радикалами води і ін. низькомолекулярних з'єднань, що утворюються при опроміненні.
На людину і тварин малі дози В. і. надають благотворну дію — сприяють утворенню вітамінів групи D (див. Кальциферол ) , покращують імунобіологічні властивості організму. Характерною реакцією шкіри на В. і. є специфічне почервоніння — еритема (максимальною ерітемним дією володіє В. і. з l = 296,7 нм і l = 253,7 нм ) , яка зазвичай переходить в захисну пігментацію (загар ) . Великі дози В. і. можуть викликати пошкодження очей (фотоофтальмію) і опік шкіри. Часті і надмірні дози В. і. в деяких випадках можуть надавати канцерогенне дія на шкіру.
В рослинах В. і. змінює активність ферментів і гормонів, впливає на синтез пігментів, інтенсивність фотосинтезу і фотоперіодичної реакції. Не встановлено, чи корисні і тим більше чи необхідні для проростання насіння, розвитку проростков і нормальної життєдіяльності вищих рослин малі дози В. і. Великі дози В. і., поза сумнівом, несприятливі для рослин, про що свідчать і захисні пристосування, що існують у них (наприклад, накопичення певних пігментів, клітинні механізми відновлення від пошкоджень).
На мікроорганізми і культивовані клітки вищих тварин і рослин В. і. надає згубну і мутагенну дію (найефективніше В. і. з l в межах 280—240 нм ) . Зазвичай спектр летальної і мутагенної дії В. і. приблизно збігається із спектром поглинання нуклеїнових кислот — ДНК(дезоксирибонуклеїнова кислота) і РНК(рибонуклеїнова кислота) ( мал. 3 , А), в деяких випадках спектр біологічної дії близький до спектру поглинання білків ( мал. 3 , Би). Основна роль у дії В. і. на клітки належить, мабуть, хімічним змінам ДНК(дезоксирибонуклеїнова кислота): що входять в її склад пірімідіновиє підстави (головним чином тимін ) при поглинанні квантів В. і. утворюють диміри, які перешкоджають нормальному подвоєнню (реплікації ) ДНК(дезоксирибонуклеїнова кислота) при підготовці клітки до ділення. Це може приводити до загибелі кліток або зміни їх спадкових властивостей (мутаціям ) . Певне значення в летальній дії В. і. на клітки мають також пошкодження біолеських мембран і порушення синтезу різних компонентів мембран і клітинної оболонки.
Більшість живих клітин можуть відновлюватися від тих, що викликаються В. і. пошкоджень завдяки наявності у них систем репарації . Здатність відновлюватися від пошкоджень, що викликаються В. і., виникла, ймовірно, на ранніх етапах еволюції і грала важливу роль в виживанні первинних організмів, що піддавалися інтенсивному сонячному ультрафіолетовому опроміненню.
По чутливості до В. і. біологічні об'єкти розрізняються дуже сильно. Наприклад, доза В. і., зухвала загибель 90% кліток, для різних штамів кишкової палички рівна 10, 100 і 800 ерг/мм 2 , а для бактерій Micrococcus radiodurans — 7000 ерг/мм 2 ( мал. 4 , А і Б). Чутливість кліток до В. і. у великій мірі залежить також від їх фізіологічного стану і умов культивування до і після опромінення (температура, склад живильного середовища і ін.). Сильно впливають на чутливість кліток до В. і. мутації деяких генів . У бактерій і дріжджів відомо близько 20 генів, мутації яких підвищують чутливість до В. і. У ряді випадків такі гени відповідальні за відновлення кліток від променевих пошкоджень. Мутації інших генів порушують синтез білка і будова клітинних мембран, тим самим підвищуючи радіочутливість негенетичних компонентів клітки. Мутації, що підвищують чутливість до В. і., відомі і у вищих організмів, у тому числі у людини. Так, спадкове захворювання — пігментна ксеродерма обумовлене мутаціями генів, контролюючих темновую репарацію.
Генетичні наслідки опромінення В. і. пилку вищих рослин, кліток рослин і тварин, а також мікроорганізмів виражаються в підвищенні частот мутації генів, хромосом і плазмід . Частота мутації окремих генів, при дії високих доз В. і., може підвищуватися в тисячі разів в порівнянні з природним рівнем і досягає декількох відсотків. На відміну від генетичної дії іонізуючих випромінювань, мутації генів під впливом В. і. виникають відносно частіше, ніж мутації хромосом . Завдяки сильному мутагенному ефекту В. і. широко використовують як в генетичних дослідженнях, так і в селекції рослин і промислових мікроорганізмів, антибіотиків, що є продуцентами, амінокислот, вітамінів і білкової біомаси. Генетична дія В. і. могло грати істотну роль в еволюції живих організмів. Про вживання В. і. у медицині див.(дивися) Світлолікування .
Літ.: Самойлова До. А., Дія ультрафіолетової радіації на клітку, Л., 1967; Дубров А. П,, Генетичні і фізіологічні ефекти дії ультрафіолетової радіації на вищі рослини, М., 1968; Галанін Н. Ф., Промениста енергія і її гігієнічне значення Л., 1969; Сміт До., Хенеуолт Ф., Молекулярна фотобіологія, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1972; Шульгин І. А., Рослина і сонце, Л., 1973; М'ясник М. Н., Генетичний контроль радіочутливості бактерій, М., 1974.
