Ultraviolet rays

Ultraviolet rays are electromagnetic waves on the short wavelength side of the visible light wavelength range. In 1801, German chemist J.W. Ritter discovered ultraviolet rays when he confirmed the existence of light outside the violet wavelength (short wavelength side) in the solar spectrum that had the power to strongly blacken silver chloride. The wavelength of visible light ranges from 720 nanometers (1 nanometer is 1 billionth of a meter) to 380 nanometers, so light with a wavelength shorter than 380 nanometers is ultraviolet. Furthermore, light with a wavelength shorter than 200 nanometers is strongly absorbed by air, so it can only be handled in a vacuum, and is called vacuum ultraviolet (or far ultraviolet). Ultraviolet rays have a greater quantum of energy than visible light, and have stronger chemical and physiological effects. For example, ultraviolet rays with a wavelength of 253.7 nanometers emitted from mercury lamps are used as sterilizing rays, but because they have a strong physiological effect, looking directly at them with the naked eye can cause acute keratitis and eye pain. Vacuum ultraviolet rays are strongly absorbed not only by air but by almost all materials, exciting electrons in the material or releasing electrons from the material. In general, when a solid material becomes hot, it first becomes red-hot, then incandescent, and when it becomes even hotter, it starts to glow bluish. This is because the distribution of light radiated from the surface gradually moves toward the short wavelength side, and when the absolute temperature reaches about 2000K, ultraviolet rays are also strongly radiated. Therefore, protective glasses are always required when doing welding work. The surface temperature of the sun is 5000K, so it naturally radiates strong ultraviolet rays. No ultraviolet rays with wavelengths shorter than 300 nanometers reach the surface of the earth. This is because ultraviolet rays are absorbed by ozone in the upper atmosphere. However, measures are required on artificial satellites and spacecraft because there is no protection from the ozone layer. Even ultraviolet rays with wavelengths longer than 300 nanometers can cause sunburn if the skin is exposed for a long time.

Based on physiological effects, near-ultraviolet rays (wavelengths of 200-380 nanometers) are classified as A (wavelengths of 315-380 nanometers), B (wavelengths of 280-315 nanometers), and C (wavelengths of 200-280 nanometers). Ultraviolet rays with wavelengths of around 250 nanometers, which are absorbed by deoxyribonucleic acid (DNA), can cause cancer. Ultraviolet rays with wavelengths of around 200 nanometers are highly absorbed and do not penetrate into the skin, so they are used in eye treatments, etc.

[Tatsutake Onaka and Masahide Ito]

"Newton Mook: What is Light? (2010, Newton Press)"

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

目に見える光の波長領域に続き、その短波長側にある電磁波。1801年、ドイツの化学者J・W・リッターが、太陽光スペクトルで紫の外側（短波長側）に、塩化銀をより強く黒化させる力をもつ光の存在することを確認し、紫外線を発見した。可視光線の波長は、720ナノメートル（1ナノメートルは10億分の1メートル）から380ナノメートルの範囲であるから、380ナノメートルより短い波長の光が紫外線である。さらに200ナノメートルより短い波長の光は、空気によって強く吸収されるので、真空中でしか取り扱うことができず、真空紫外線（または遠紫外線）とよばれる。紫外線は、可視光線よりも量子としてのエネルギーが大きく、化学作用や生理作用が強い。たとえば、水銀灯から出る波長253.7ナノメートルの紫外線は、殺菌光線として使われているが、生理作用が強いので、直接裸眼で見たりすると、急性角膜炎となり、目が痛むことがある。真空紫外線は、空気ばかりでなく、ほとんどすべての物質によって強く吸収され、物質中の電子を励起したり、物質から電子を放出させたりする。一般に、固体物質が高温になると、初め赤熱状態となり、次に白熱状態になり、さらに高温になると青みがかって輝くようになる。これは、表面から放射される光の分布が、しだいに短波長側に寄ってくるためで、絶対温度2000Kくらいになると、紫外線も強く放射される。したがって、溶接作業などではかならず保護眼鏡を必要とする。太陽は、表面温度が絶対温度5000Kにもなっているので、当然紫外線も強く放射されている。地球の地表には、300ナノメートルより波長の短い紫外線はきていない。これは、上層大気中にあるオゾンによって紫外線が吸収されるためである。ただし、人工衛星や宇宙船ではオゾン層の保護がないので対策を必要とする。300ナノメートルより長い波長の紫外線でも、長時間皮膚をさらすと日焼けをおこすことがある。

　なお、生理的作用によって、近紫外線（波長200～380ナノメートル）はA（波長315～380ナノメートル）、B（波長280～315ナノメートル）、C（波長200～280ナノメートル）に分類される。デオキシリボ核酸（DNA）の吸収がある波長250ナノメートル付近の紫外線は、癌(がん)発生の原因となる。200ナノメートル付近の紫外線は、吸収が大きく、皮膚の内部にまで滲入しないので、眼科の治療などに利用される。

［尾中龍猛・伊藤雅英］

『『ニュートンムック　光とは何か？』（2010・ニュートンプレス）』

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例