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UV-Strahlung


Physik


Basiswissen


UV-Strahlung ist die Abkürzung für ultraviolette Strahlung. Sie wird der Bereich des elektromagnetischen Spektrums genannt, der zwischen Röntgenstrahlen (kleinere Wellenlänge, höhere Frequenze) und sichtbarem Licht (größere Wellenlänge, kleinere Frequenz) liegt. Die UV-Strahlung ist die Ursache für einen Sonnenbrand.

UV-Strahlung nach dem Spektrum Lexikon der Physik


Das Spektrum Lexikon der Physik[1] gibt den Wellenlängenbereich der UV-Strahlung von 10 Nanometern (nm) bis etwa 380 Nanometer an. Die Grenze von 380 Nanometern entspricht auch der Empfindlichkeitsgrenze des menschlichen Auges. Mit diesen Angaben ergeben sich für die UV-Strahlung die folgenden gerundeten Werte:


UV-Strahlung nach „Dem Höfling“


„Die ultraviolette Strahlung reicht von 7,5 mal 10 hoch 14 bis fast 10 hoch 17 Hertz und umfaßt daher die Wellenlängen von 4 mal 10 hoch -7 Meter bis nahezu 3 mal 10 hoch -9 Meter.“[2]

Wie wechselt man zwischen Wellenlänge, Frequenz und Energie?


Zwei Formeln sind für die gesamte Wellenoptik und Quantenphysik von zentraler Bedeutung: c=l·f stellt über die Wellengeschwindigkeit c eine Verbindung zwischen der Wellenlänge l oder λ her (die Wellengeschwindigkeit im Vakuum beträgt immer rund 3·10⁸ m/s, also 300 Millionen Meter pro Sekunde). Die zweite Formel verbindet die Energie E (z. B. in eV) eines einzelnen Photons mit seiner Frequenz f oder ν (ny): E=h·f. Das kleine h ist die sogenannte Planck-Konstante. Sie hat immer den Wert 6,62607015 mal 10 hoch-34 Js:


Woraus besteht UV-Strahlung?


UV-Strahlung stellt man sich modellhaft gedacht aus sogenannten Photonen vor. Photon heißt wörtlich so viel wie Lichtteilchen. Die Ausbreitung von UV-Strahlung, etwa an einem Doppelspalt, zeigt jedoch auch Welleneigenschaften. Die UV-Photonen sind damit auch sogenannte Quantenobjekte, das heißt, es sind modellhaft gedachte Teilchen, ihre Ausbreitung folgt aber nach Gesetzmäßigkeiten die eher Wellencharakter haben. Mehr dazu unter der Defintion für ein Photon ↗

Wofür wird UV-Strahlung verwendet?



Was ist die Lyman-Serie?



Wie kann man UV-Strahlung erzeugen?



Welche Rolle spielt UV-Strahlung in der Evolution?


UV-Strahlung kann in Zellen plötzliche Veränderungen der Erbinformation (DNA) auslösen. Man nennt das eine Mutation. Wenn sich die betroffene Zelle dann teilt, sind die mutierten Teile Der Erbinformation nicht mehr korrekt. In den allermeisten Fällen führt das zu starken Schädigungen oder zum Tod der Tochterzellen. Nur selten wirken sic die Änderungen förderlich für die Zelle aus. Wenn ein Lebewesen zu viel UV-Strahlung abbekommt, werde viele Zellen geschädigt und der Organismus kann krank werden oder sterben. In der Frühzeit der Erde traf die starke UV-Strahlung der Sonne nahezu ungehindert auf die Erdoberfläche. Lebewesen, meist Einzeller, dieser weit zurückliegenden Zeit konnten nahe der Wasseroberfläche oder gar an Land nicht dauerhaft leben. Erst als sich langsam eine schützende Ozonschicht bildet, die die UV-Strahlung hoch in der Atmosphäre abhält, konnten Lebewesen näher an der Wasseroberfläche und später sogar auch an Land leben. Siehe dazu auch den Artikel zum Ozon ↗

Fußnoten