Большая советская энциклопедия

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ,УФ-спектроскопия, раздел спектроскопии, включающий получение, исследование и применение спектров испускания, поглощения и отражения в УФ-области спектра от 400нмдо 10нм.Исследованием спектров в области 200-10нмзанимаетсявакуумная спектроскопия(см.Ультрафиолетовое излучение).В области спектра 400-200нмиспользуют приборы, построенные по тем же оптич. схемам, что и для видимой области спектра; отличие состоит лишь в замене стеклянных призм, линз и др. оптич. деталей на кварцевые. При измерении интенсивности УФ-излучения в качестве эталонных применяют источники, имеющие в УФ-области спектра известное распределение спектральной яркости (ленточная вольфрамовая лампа, угольная дуга, а такжесинхротронное излучение);стандартными приёмниками в этой области спектра являются термопара и градуированные фотоэлементы.

У. с. применяется при исследовании атомов, ионов, молекул и твёрдых тел для изучения их уровней энергии, вероятностей переходов и др. характеристик. В УФ-области спектра лежат резонансные линии нейтральных, одно- и двукратно ионизованных атомов, а также спектральные линии, испускаемые возбуждёнными конфигурациями высокоионизованных "атомов. Электронно-колебательно-вращательные полосы молекул в основном также располагаются в ближней УФ-области спектра. Здесь же сосредоточены полосы поглощения в спектрах большинства полупроводников, возникающие при прямых переходах из валентной зоны в зону проводимости. Многие хим. соединения дают сильные полосы поглощения в УФ-области, что создаёт преимущества использования У. с. в спектральном анализе. У. с. имеет большое значение для внеатмосферной астрофизики при изучении Солнца, звёзд, туманностей и др.

Лит.:Тaffе Н. Н., Оrсhin M., Theory and applications of ultraviolet spectroscopy, N. Y., [1962]. См. также лит. при ст.Ультрафиолетовое излучение. А. Н. Рябцев.

(отультра...и фиолетовый), ультрафиолетовые лучи, УФ-излучение, не видимое глазом электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между видимым и рентгеновским излучениями в пределах длин волн X 400-10нм.Вся область У. и. условно делится на ближнюю (400- 200нм)и далёкую, или вакуумную (200-10нм);последнее название обусловлено тем, что У. и. этого участка сильно поглощается воздухом и его исследование производят с помощью вакуумных спектральных приборов.

Ближнее У. и. открыто в 1801 нем. учёным Н. Риттером и англ. учёным У. Волластоном по фотохим. действию этого излучения на хлористое серебро. Вакуумное У. и. обнаружено нем. учёным В. Шуманом при помощи построенного им вакуумного спектрографа с флюоритовой призмой (1885-1903) и безжелатиновых фотопластинок. Он получил возможность регистрировать коротковолновое излучение до 130нм.Англ. учёный Т. Лайман, впервые построив вакуумный спектрограф с вогнутой дифракционной решёткой, регистрировал У. и. с длиной волны до 25нм(1924). К 1927 был изучен весь промежуток между вакуумным У. и. и рентгеновским излучением.

Спектр У. и. может быть линейчатым, непрерывным или состоять из полос в зависимости от природы источника У. и. (см.Спектры оптические).Линейчатым спектром обладает УФ-излучение атомов, ионов или лёгких молекул (напр., Н2). Для спектров тяжёлых молекул характерны полосы, обусловленные электронно-колебательно-вращательными переходами молекул (см.Молекулярные спектры).Непрерывный спектр возникает при торможении и рекомбинации электронов (см.Тормозное излучение).

Оптические свойствавеществ в ультрафиолетовой области спектра значительно отличаются от их оптич. свойств в видимой области. Характерной чертой является уменьшение прозрачности (увеличение коэфф. поглощения) большинства тел, прозрачных в видимой области. Напр., обычное стекло непрозрачно при Ч < 320нм;в более коротковолновой области прозрачны лишь увиолевое стекло, сапфир, фтористый магний, кварц, флюорит, фтористый литий и нек-рые др. материалы. Наиболее далёкую границу прозрачности (105нм)имеет фтористый литий. Для Ч<105нмпрозрачных материалов практически нет. Из газообразных веществ наибольшую прозрачность имеют инертные газы, граница прозрачности к-рых определяется величиной ихионизационного потенциала.Самую коротковолновую границу прозрачности имеет гелий - 50,4нм.Воздух непрозрачен практически при Ч< 185нмиз-за поглощения кислородом.

Коэфф. отражения всех материалов (в т. ч. металлов) уменьшается с уменьшением длины волны излучения. Напр., коэфф. отражения свеженапылённого алюминия, одного из лучших материалов для отражающих покрытий в видимой области спектра, резко уменьшается при Ч<90нм(рис. 1). Отражение алюминия значительно уменьшается также вследствие окисления поверхности. Для защиты поверхности алюминия от окисления применяются покрытия из фтористого лития или фтористого магния. В области Ч <80 мл нек-рые материалы имеют коэфф. отражения 10-30% (золото, платина, радий, вольфрам и др.), однако при Ч<40нми их коэфф. отражения снижается до 1% и меньше.

Источники У. и.Излучение накалённых до 3000 К твёрдых тел содержит заметную долю У. и. непрерывного спектра, интенсивность к-рого растёт с увеличением темп-ры. Более мощное У. и. испускаетплазмагазового разряда. При этом в зависимости от разрядных условий и рабочего вещества может испускаться как непрерывный, так и линейчаый спектр. Для различных применений У. и. пром-сть выпускает ртутные, водородные, ксеноновые и др. газоразрядные лампы, окна к-рых (либо целиком колбы) изготовляют из прозрачных для У. и. материалов (чаще из кварца). Любая высокотемпературная плазма (плазма электрич. искр и дуг, плазма, образующаяся при фокусировке мощного лазерного излучения в газах или на поверхности твёрдых тел, и т. д.) является мощным источником У. и. Интенсивное У. и. непрерывного спектра испускают электроны, ускоренные в синхротроне(синхротронное излучение).Для ультрафиолетовой области спектра разработаны также оптич. квантовые генераторы(лазеры).Наименьшую длину волны имеет водородный лазер (109,8нм).

Естеств. источники У. и.- Солнце, звёзды, туманности и др. космич. объекты. Однако лишь длинноволновая часть У. и. (Ч>290нм)достигает земной поверхности. Более коротковолновое У. и. поглощается озоном, кислородом и др. компонентами атмосферы на выс. 30-200кмот поверхности Земли, что играет большую роль в атм. процессах. У. и. звёзд и др. космич. тел, кроме поглощения в земной атмосфере, в интервале 91,2-20нмпрактически полностью поглощается межзвёздным водородом.

Приёмники У. и.Для регистрации У. и. при Ч>230нмиспользуются обычные фотоматериалы. В более коротковолновой области к нему чувствительны спец. маложелатиновые фотослои. Применяются фо-тоэлектрич. приёмники, использующие способность У. и. вызывать ионизацию и фотоэффект:фотодиоды, ионизационные камеры,счётчики фотонов, фотоумножители и др. Разработан также особый вид фотоумножителей - каналовые электронные умножители, позволяющие создавать микроканаловые пластины. В таких пластинах каждая ячейка является каналовым электронным умножителем размером до 10мкм.Микроканаловые пластины позволяют получать фотоэлектрич. изображения в У. и. и объединяют преимущества фотографич. и фотоэлектрич. методов регистрации излучения. При исследовании У. и. также используют различные люминесцирующие вещества, преобразующие У. и. в видимое. На этой основе созданы приборы для визуализации изображений в У. и.

Применение У. и.Изучение спектров испускания, поглощения и отражения в УФ-области позволяет определять электронную структуру атомов, ионов, молекул, а также твёрдых тел. УФ-спектры Солнца, звёзд и др. несут информацию о физич. процессах, происходящих в горячих областях этих космич. объектов (см.Ультрафиолетовая спектроскопия, Вакуумная спектроскопия).На фотоэффекте, вызываемом У. и., основанафотоэлектронная спектроскопия.У. и. может нарушать хим. связи в молекулах, в результате чего могут происходить различные хим. реакции (окисление, восстановление, разложение, полимеризация и т. д., см.Фотохимия). Люминесценцияпод действием У. и. используется при созданиилюминесцентных ламп,светящихся красок, влюминесцентном анализеилюминесцентной дефектоскопии.У. и. применяется в криминалистике для установления идентичности красителей, подлинности документов и т. п. В искусствоведении У. и. позволяет обнаружить на картинах не видимые глазом следы реставраций (рис. 2). Способность мн. веществ к избирательному поглощению У. и. используется для обнаружения в атмосфере вредных примесей, а также в ультрафиолетовой микроскопии.

Лит.:Мейер А., Зейтц Э., Ультрафиолетовое излучение, пер. с нем., М., 1952; Лазарев Д. Н., Ультрафиолетовая радиация и ее применение, Л. - М., 1950; Samson I. A. R., Techniques of vacuum ultraviolet spectroscopy, N. Y. - L. -Sydney, [1967]; 3айдель А. Н., Шрейдер Е. Я. Спектроскопия вакуумного ультрафиолета М., 1967; Столяров К. П., Химический анализ в ультрафиолетовых лучах, М. -Л. 1965; Бейкер А., Беттеридж Д. Фотоэлектронная спектроскопия, пер. с англ. М., 1975. Л.Н. Рябцев

Биологическое действие У. и. При действии на живые организмы У. и. поглощается верхними слоями тканей растений или кожи человека и животных. В основе биол. действия У. и. лежат химич. изменения молекулбиополимеров.Эти изменения вызываются как непосредственным поглощением ими квантов излучения, так и (в меньшей степени) образующимися при облучении радикалами воды и др. низкомолекулярных соединений.

На человека и животных малые дозы У. и. оказывают благотворное действие - способствуют образованию витаминов группы D (см.Кальциферолы),улучшают иммунобиологические свойства организма. Характерной реакцией кожи на У. и. является специфич. покраснение -эритема(макс. эритемным действием обладает У. и. с Ч = 296,7нми Ч = 253,7им),к-рая обычно переходит в защитную пигментацию(загар).Большие дозы У. и. могут вызывать повреждения глаз (фотоофтальмию) и ожог кожи. Частые и чрезмерные дозы У. и. в нек-рых случаях могут оказывать канцерогенное действие на кожу.

В растениях У. и. изменяет активность ферментов и гормонов, влияет на синтез пигментов, интенсивность фотосинтеза и фотопериодич. реакции. Не установлено, полезны ли и тем более необходимы ли для прорастания семян, развития проростков и нормальной жизнедеятельности высших растений малые дозы У. и. Большие дозы У. и., несомненно, неблагоприятны для растений, о чём свидетельствуют и существующие у них защитные приспособления (напр., накопление определённых пигментов, клеточные механизмы восстановления от повреждений ).

На микроорганизмы и культивируемые клетки высших животных и растений У. и. оказывает губительное и мутагенное действие (наиболее эффективно У. и. с X в пределах 280-240нм).Обычно спектр летального и мутагенного действия У. и. примерно совпадает со спектром поглощениянуклеиновых кислот -ДНК и РНК (рис. 3,А), в нек-рых случаях спектр биол. действия близок к спектру поглощения белков (рис. 3,Б). Осн. роль в действии У. и. на клетки принадлежит, по-видимому, химич. изменениям ДНК: входящие в её состав пиримидиновые основания (гл. обр.тимин)при поглощении квантов У. и. образуют димеры, к-рые препятствуют нормальному удвоению(репликации)ДНК при подготовке клетки к делению. Это может приводить к гибели клеток или изменению их наследств. свойств(мутациям).Определённое значение в летальном действии У. и. на клетки имеют также повреждение биол. мембран и нарушение синтеза различных компонентов мембран и клеточной оболочки.

Большинство живых клеток может восстанавливаться от вызываемых У. и. повреждений благодаря наличию у них системрепарации.Способность восстанавливаться от повреждений, вызываемых У. и., возникла, вероятно, на ранних этапах эволюции и играла важную роль в выживании первичных организмов, подвергавшихся интенсивному солнечному ультрафиолетовому облучению.

По чувствительности к У. и. биол. объекты различаются очень сильно. Напр., доза У. и., вызывающая гибель 90% клеток, для разных штаммов кишечной палочки равна 10, 100 и 800эрг/мм2,а для бактерий Micrococcus radiodurans- 7000эрг/мм2(рис. 4, А и Б). Чувствительность клеток к У. и. в большой степени зависит также от их физиол. состояния и условий культивирования до и после облучения (темп-pa, состав питательной среды и др.). Сильно влияют на чувствительность клеток к У. и. мутации нек-рыхгенов.У бактерий и дрожжей известно ок. 20 генов, мутации к-рых повышают чувствительность к У. и. В ряде случаев такие гены ответственны за восстановление клеток от лучевых повреждений. Мутации других генов нарушают синтез белка и строение клеточных мембран, тем самым повышая радиочувствительность негенетических компонентов клетки. Мутации, повышающие чувствительность к У. и., известны и у высших организмов, в т. ч. у человека. Так, наследств. заболевание - пигментнаяксеродермаобусловлено мутациями генов, контролирующих темновую репарацию. Генетич. последствия облучения У. и. пыльцы высших растений, клеток растений и животных, а также микроорганизмов выражаются в повышении частот мутирования генов, хромосом иплазмид.Частота мутирования отд. генов, при действии высоких доз У. и., может повышаться в тысячи раз по сравнению с естеств. уровнем и достигает неск. процентов. В отличие от генетич. действия ионизирующих излучений, мутации генов под влиянием У. и. возникают относительно чаще, чем мутациихромосом.Благодаря сильному мутагенному эффекту У. и. широко используют как в генетич. исследованиях, так и в селекции растений и пром. микроорганизмов, являющихся продуцентами антибиотиков, аминокислот, витаминов и белковой биомассы. Генетич. действие У. и. могло играть существ. роль в эволюции живых организмов. О применении У. и. в медицине см.Светолечение.

Лит.:Самойлова К. А., Действие ультрафиолетовой радиации на клетку, Л., 1967; Дубров А. П., Генетические и физиологические эффекты действия ультрафиолетовой радиации на высшие растения, М., 1968; Галанин Н. Ф., Лучистая энергия и ее гигиеническое значение, Л., 1969; Смит К., Хэнеуолт Ф., Молекулярная фотобиология, пер. с англ., М., 1972; Шульгин И. А., Растение и солнце, Л., 1973; Мясник М. Н., Генетический контроль радиочувствигельности бактерий, М., 1974.В. И. Корогодин.




  1. ультрафиолетовая спектроскопия—УФспектроскопия раздел спектроскопии включающий получение исследование и применение спектров испускания поглощения и отражения в УФобласти спектра от нм emдо нм.em Иссл...Большая Советская энциклопедия II
  2. ультрафиолетовая спектроскопия—спектроскопия ультрафиолетовой областиспектра см. Ультрафиолетовое излучение. Ультрафиолетовая спектроскопия вобласти длин волн нм называется вакуумной т. к. воздух в эт...Большой энциклопедический словарь II
  3. ультрафиолетовая спектроскопия—УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ спектроскопия ультрафиолетовой области спектра см. Ультрафиолетовое излучение. Ультрафиолетовая спектроскопия в области длин волн нм назыв...Большой энциклопедический словарь III
  4. ультрафиолетовая спектроскопия—УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ спектроскопия спектроскопия ультрафиолетовой области спектра см. Ультрафиолетовое излучение. Ультрафиолетовая спектроскопия в области длин волн нм назы...Большой Энциклопедический словарь V
  5. ультрафиолетовая спектроскопия—спектроскопия УФ области спектра см. Ультрафиолетовое излучение.i У. с. в области длин волн нм наз. вакуумной т.к. воздух в этой области непрозрачен и для иссл. применяю...Естествознание. Энциклопедический словарь
  6. ультрафиолетовая спектроскопия—ultraviolet spectroscopy...Русско-английский медицинский словарь
  7. ультрафиолетовая спектроскопия—ultraviolet spectroscopy...Русско-английский политехнический словарь
  8. ультрафиолетовая спектроскопия—ultraviolet spectroscopy...Русско-английский словарь по физике
  9. ультрафиолетовая спектроскопия—ultraviolet spectroscopy...Русско-английский словарь по электронике
  10. ультрафиолетовая спектроскопия—ultraviolet spectroscopy...Русско-английский химический словарь
  11. ультрафиолетовая спектроскопия—spettroscopia nellultravioletto UV...Русско-итальянский политехнический словарь
  12. ультрафиолетовая спектроскопия—Ultraviolettspektroskopie...Русско-немецкий политехнический словарь
  13. ультрафиолетовая спектроскопия—Ultraviolettspektroskopie...Русско-немецкий словарь по химии и химической технологии
  14. ультрафиолетовая спектроскопия—Ultraviolettspektroskopie...Русско-немецкий химический словарь
  15. ультрафиолетовая спектроскопия—spectroscopie ultraviolette...Русско-французский словарь по химии
  16. ультрафиолетовая спектроскопия—ultrafialov spektroskopie...Русско-чешский словарь
  17. ультрафиолетовая спектроскопия—УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ спектроскопия ультрафиолетовой области спектра см. Ультрафиолетовое излучение. Ультрафиолетовая спектроскопия в области длин волн нм назыв...Современный энциклопедический словарь
  18. ультрафиолетовая спектроскопия—УФ спектроскопия раздел оптич. спектроскопии включающий получение исследование и применение спектров испускания поглощения и отражения в УФ области спектра нм. Исследова...Физическая энциклопедия
  19. ультрафиолетовая спектроскопия—УФ спектроскопия УФС раздел оптич. спектроскопии включающий получение исследование и применение спектров испускания поглощения и отражения в ультрафиолетовой области т. е...Химическая энциклопедия
  20. ультрафиолетовая спектроскопия—УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ спектроскопия ультрафиолетовой области спектра см. Ультрафиолетовое излучение. Ультрафиолетовая спектроскопия в области длин волн нм назы...Энциклопедический словарь естествознания