Transcript 講義(PowerPoint)

紫外輻射的科學
陳靜瑩
香港科技大學
物理學系
簡介
•何謂紫外線
•紫外線對人的影響
•紫外線指數
•紫外線探測器及其應用
•我們的研究
•答問時間
何謂紫外線?
400nm
315nm
紫外線 A
可見 光
280nm
200nm
紫外線 B 紫外線 C
紫 外線
10nm
真空紫外線
Ultraviolet
•太陽放出不同波段的輻射
•可見光
•紫外線(ultraviolet ray) 及紅外線
X 射線
紫外線的分類
波長(納米)
被臭氧層的吸收
程度
到達地面的輻射
量
紫外線 A
紫外線 B
紫外線 C
315-400
280-315
100-280
能穿透臭氧層
大部分被臭氧層
所吸收
差不多全部被臭
氧層所吸收
超過 98% 的紫外 不足 2% 的紫外
線是紫外線 A
線是紫外線 B
幾乎零
表一 紫外線A、紫外線B、紫外線C 的主要特徵
紫外線對人的影響
•好處
•產生維他命D3
•醫學用途
測驗血液中毒
消毒
嬰兒出生偏黃
•紙幣確認 (水印)
•曬黑 (健康膚色)
(照黃胆)
紫外線對人的影響
•壞處
•皮膚曬傷 、過早老化
•皮膚病變
皮膚癌
•眼睛的傷害 (例如: 白內障)
紫外線指數
紫外線指數是量度在地球表面太陽
紫外線影響人類皮膚的程度。
紅斑作用光譜曲線
紫外線指數的定義
多
少
(資料來源 : 美國國家海洋大氣局)
圖一 太陽紫外線光譜內所量度的紫外
線強度及「紅班作用光譜曲線」
(資料來源 : 美國國家海洋大氣局)
圖二 受紅班光譜加權後的總紫外線
強度 (紅線內的面積)
將紅班光譜加權後的總紫外線強度乘0.04以得出紫外線指數
紫外線指數的意義
香港天文台的寬波段紫外線儀
科大物理系發明的紫外線探測器
紫外線
光盲 的
日盲 的
400nm
315nm
紫外線 A
可見 光
280nm
200nm
紫外線 B 紫外線 C
真空紫外線
Ultraviolet
紫外線
10nm
X 射線
紫外線探測器的特性
Visible light
紅外線
可見光
•光盲
– 可見光 (沒有反應)
– 紅外線輻射 (沒有反應)
– 對紫外線擁有特別高的敏感度
紫外線
科大物理系發明的紫外線探測器
模擬監控油污擴散的
教學設備
有監控紫外輻射功能的太陽眼鏡
• 學生可利用探測器的高光盲特性, 進行各項
與紫外輻射有關的創意科學設計
分子束外延超高真空系統
33mm
紫外線探測器和量度器
教學版本
提供所在地點的即時測量
便攜式設計，可隨時、隨
地量度紫外線指數
紫外線透射測試儀
 內置紫外發光二極管及感應器
 測量不同物質紫外光的透射百分比
 可測試太陽眼鏡、太陽油及化粧品
的防紫外能力
可作定量分析: 比較太陽油及化粧
品的防紫外能力與不同厚度的關係
紫外線探測器的日常應用
•火警探測
•火焰燃燒控制
•生物和醫療應用
•殺菌,食具消毒
•教育
•創新實驗設備
紫外線探測器的日常應用
•個人保健產品
– 化粧品禮品、 UV監
控BB車
– UVI 手錶
•科研
– 紫外線天文學
– 對海底生物受紫外
線監控
獨特應用
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油污的擴散
Oil
sea
獨特應用 (探測擴散的燃油)
•輪船在海面漏燃油
•擴散速度快 (數分鐘內培增)
•探測裝置 = 紫外線照相機
•對光的反射率
•尤其在紫外光更為明顯
我們的研究
UV Detective
我們的研究
UV 偵探/寶寶
LED
我們的研究
電路設計
紫外線指數 LED
程度
0-2
綠色
低
2-6
白色
中
6-8
藍色
高
>8
紅色
危險
我們的研究
原理
UV detector
(量度光電流)
Amplifier
(放大光電壓)
不同顏色的LED
(顯示不同強度的紫
外線)
Comparator
(比較不同大小
的光電壓)
我們的研究
線路設計
我們的研究
線路設計
怎樣選擇探測器
“散射”是什麼?
• 散射
Light from the Sun
Looking at
the Sun,
we see
mostly
white
Looking in
the sky
away from
the Sun,
we see
blue
爲什麼會有散射
• 大氣層吸收太陽的光
• 大氣層的能量增加
• 以光的模式向四面八方發放
散射效應 (Scattering)
•大氣層散射作用
•藍光和紫光的能量較高

散射較多
•紅光的能量低

散射較少
•天空 –中午藍色，黃昏紅色
太陽下山時 …
怎樣選擇探測器 ?
探測器有幾多種 ?

2種
 探測高&低能量 (UV A and UV B)
 探測低能量 (UV A)
受紅班光譜加權後的總紫外線強度
(紅線內的面積)
紫外線的散射 (怎樣選擇探測器)
•黃昏時：
– 大部份抵達地球表面的都是低能量的紫外線
•紫外線指數：
– 量度高能量紫外線對人的影響
– 對低能量紫外線敏感的探測器量高了讀數
 應用對高能量紫外線敏感的探測器
鳴謝
• Professor I. K. Sou
• Professor K. Y. Wong
• Mr. Chan Siu Keung
• Mr. Mak Lai Shun
• Miss Carrie Law
• Mr. Jack Lee
• Center for Enhanced Learning & Teaching
問答時間 … ……