Apa itu Cahaya Ultraviolet?

0
1861

Penyamakan kulit adalah perisai alami tubuh melawan sinar uv.
Kredit: Stock.Xchng.

Cahaya ultraviolet adalah jenis radiasi elektromagnetik yang membuat cahaya lampu hitam bersinar, dan bertanggung jawab atas tans musim panas – dan sengatan sinar matahari. Namun, terlalu banyak paparan radiasi UV merusak jaringan hidup.

Radiasi elektromagnetik berasal dari matahari dan ditransmisikan dalam gelombang atau partikel pada panjang gelombang dan frekuensi yang berbeda. Panjang gelombang panjang ini dikenal sebagai spektrum elektromagnetik (EM). Spektrum umumnya terbagi menjadi tujuh daerah dalam rangka menurunkan panjang gelombang dan meningkatkan energi dan frekuensi. Peruntukan umum adalah gelombang radio, gelombang mikro, inframerah (IR), sinar tampak, ultraviolet (UV), sinar-X dan sinar gamma.

Sinar ultraviolet (UV) jatuh di kisaran spektrum EM antara cahaya tampak dan sinar-X. Ini memiliki frekuensi sekitar 8 × 1014 sampai 3 × 1016 siklus per detik, atau hertz (Hz), dan panjang gelombang sekitar 380 nanometer (1,5 x 10-5 inci) sampai sekitar 10 nm (4 × 10-7 inci). Menurut “Radiasi Ultraviolet” Angkatan Laut A.S., UV umumnya dibagi menjadi tiga sub-band:

  • UVA, atau UV dekat (315-400 nm)
  • UVB, atau UV tengah (280-315 nm)
  • UVC, atau UV jauh (180-280 nm)

Ionisasi

Radiasi UV memiliki cukup energi untuk memutus ikatan kimia. Karena energi mereka yang lebih tinggi, foton UV dapat menyebabkan ionisasi, sebuah proses di mana elektron melepaskan diri dari atom. Kekosongan yang dihasilkan mempengaruhi sifat kimia atom dan menyebabkannya membentuk atau menghancurkan ikatan kimia yang jika tidak mereka lakukan. Ini bisa berguna untuk pengolahan kimiawi, atau bisa merusak bahan dan jaringan hidup. Kerusakan ini bisa bermanfaat, misalnya, pada permukaan desinfektan, tapi juga berbahaya, terutama pada kulit dan mata, yang paling terpengaruh oleh radiasi UVB dan UVC yang lebih tinggi.

Efek UV

Sebagian besar sinar UV alam yang ditemui berasal dari matahari. Namun, hanya sekitar 10 persen sinar matahari adalah sinar UV, dan hanya sekitar sepertiga dari ini menembus atmosfer untuk mencapai tanah, menurut National Toxicology Program (NTP). Dari energi UV matahari yang mencapai khatulistiwa, 95 persen adalah UVA dan 5 persen adalah UVB. Tidak ada UVC terukur dari radiasi matahari yang mencapai permukaan bumi, karena ozon, oksigen molekul dan uap air di atmosfer bagian atas benar-benar menyerap panjang gelombang UV terpendek. Namun, “radiasi ultraviolet spektrum luas [UVA dan UVB] adalah yang terkuat dan paling merusak makhluk hidup,” menurut Laporan 13 September tentang Karsinogen.

Terbakar sinar matahari

Sebuah suntan adalah reaksi terhadap paparan terhadap sinar UVB yang berbahaya. Intinya, suntan dihasilkan dari mekanisme pertahanan alami tubuh yang menendang masuk. Ini terdiri dari pigmen yang disebut melanin, yang diproduksi oleh sel-sel di kulit yang disebut melanosit. Melanin menyerap sinar UV dan membuangnya sebagai panas. Ketika tubuh merasakan kerusakan akibat sinar matahari, ia mengirimkan melanin ke sel-sel sekitarnya dan mencoba melindungi mereka dari mempertahankan lebih banyak kerusakan. Pigmen menyebabkan kulit menjadi gelap.

“Melanin adalah tabir surya alami,” Gary Chuang, asisten profesor dermatologi di Tufts University School of Medicine, mengatakan kepada Live Science pada sebuah wawancara tahun 2013. Namun, paparan radiasi UV yang terus berlanjut bisa membanjiri pertahanan tubuh. Bila ini terjadi, terjadi reaksi beracun, yang mengakibatkan sengatan sinar matahari. Sinar UV bisa merusak DNA di sel tubuh. Tubuh merasakan kehancuran ini dan membanjiri daerah dengan darah untuk membantu proses penyembuhan. Peradangan yang menyakitkan terjadi juga. Biasanya dalam waktu setengah hari karena terlalu banyak menikmati sinar matahari, tampilan lobster merah khas lobster mulai membuat dirinya dikenal dan dirasakan.

Terkadang sel dengan DNA yang bermutasi oleh sinar matahari berubah menjadi sel masalah yang tidak mati tapi tetap berkembang biak seperti kanker. “Cahaya UV menyebabkan kerusakan acak dalam proses perbaikan DNA dan DNA sehingga sel mendapatkan kemampuan untuk menghindari kematian,” kata Chuang.

Hasilnya adalah kanker kulit, bentuk kanker yang paling umum di Amerika Serikat. Orang yang mengalami sengatan matahari berulang kali memiliki risiko jauh lebih tinggi. Risiko untuk bentuk paling mematikan dari kanker kulit, yang disebut melanoma, dua kali lipat untuk seseorang yang telah menerima lima atau lebih sengatan sinar matahari, menurut Skin Cancer Foundation.

Sumber UV lainnya

Sejumlah sumber buatan telah dirancang untuk memproduksi radiasi UV. Menurut Health Physics Society, “Sumber buatan mencakup tempat penyamakan kulit, lampu hitam, lampu pengaman, lampu kuman, lampu uap merkuri, lampu halogen, lampu pelepasan intensitas tinggi, sumber lampu pijar dan pijar, dan beberapa jenis laser.”

Salah satu cara yang paling umum untuk menghasilkan sinar UV adalah melewati arus listrik melalui merkuri yang menguap atau gas lainnya. Jenis lampu ini biasa digunakan di tempat penyamakan tanning dan untuk desinfektan permukaan. Lampu juga digunakan dalam lampu hitam yang menyebabkan cat dan pewarna fluorescent menyala. Light-emitting diode (LED), laser dan lampu busur juga tersedia sebagai sumber UV dengan berbagai panjang gelombang untuk aplikasi industri, medis dan penelitian.

Fluoresensi

Banyak zat – termasuk mineral, tumbuhan, jamur dan mikroba, serta bahan kimia organik dan anorganik – dapat menyerap radiasi UV. Penyerapan menyebabkan elektron dalam material melompat ke tingkat energi yang lebih tinggi. Elektron ini kemudian dapat kembali ke tingkat energi yang lebih rendah dalam serangkaian langkah yang lebih kecil, memancarkan sebagian energi yang diserapnya sebagai cahaya tampak. Bahan yang digunakan sebagai pigmen pada cat atau pewarna yang menunjukkan fluoresensi semacam itu tampak lebih terang di bawah sinar matahari karena mereka menyerap sinar UV tak terlihat dan memancarkannya kembali pada panjang gelombang yang terlihat. Untuk alasan ini mereka biasanya digunakan untuk tanda-tanda, rompi keselamatan dan aplikasi lain di mana visibilitas tinggi penting.

Fluoresensi juga dapat digunakan untuk mencari dan mengidentifikasi mineral dan bahan organik tertentu. Menurut Thermo Fisher Scientific, Life Technologies, “Probe fluoresen memungkinkan peneliti mendeteksi komponen tertentu dari majelis biomolekuler yang kompleks, seperti sel hidup, dengan sensitivitas dan selektifitas yang indah.”

Dalam tabung fluoresen yang digunakan untuk penerangan, “radiasi ultraviolet dengan panjang gelombang 254 nm dihasilkan bersamaan dengan cahaya biru yang dipancarkan saat arus listrik dilewatkan melalui uap merkuri,” menurut Universitas Nebraska. “Radiasi ultraviolet ini tidak terlihat tapi mengandung lebih banyak energi daripada cahaya tampak yang dipancarkan. Energi dari sinar ultraviolet diserap oleh lapisan fluoresen di dalam lampu fluoresen dan dipancarkan kembali sebagai cahaya tampak.” Tabung serupa tanpa lapisan fluorescent yang sama memancarkan sinar UV yang dapat digunakan untuk mendisinfeksi permukaan, karena efek pengion radiasi UV dapat membunuh kebanyakan bakteri.

Tabung lampu hitam biasanya menggunakan uap merkuri untuk menghasilkan sinar UVA gelombang panjang, yang menyebabkan pewarna dan pigmen tertentu berpendar. Tabung kaca dilapisi dengan bahan penyaring ungu gelap untuk menghalangi sebagian besar cahaya tampak, membuat cahaya neon tampak lebih terasa. Penyaringan ini tidak diperlukan untuk aplikasi seperti desinfektan.

Astronomi UV

Selain matahari, ada banyak sumber radiasi radiasi langit. Bintang muda yang sangat besar menyinari sebagian besar cahaya mereka pada panjang gelombang ultraviolet, menurut NASA. Karena atmosfer bumi menghalangi sebagian besar radiasi UV ini, terutama pada panjang gelombang yang lebih pendek, pengamatan dilakukan dengan menggunakan balon ketinggian tinggi dan teleskop yang mengorbit yang dilengkapi dengan sensor dan filter pencitraan khusus untuk pengamatan di wilayah UV spektrum EM.

Menurut Robert Patterson, seorang profesor astronomi di Missouri State University, kebanyakan pengamatan dilakukan dengan menggunakan perangkat charge-coupled (CCD), detektor dirancang untuk peka terhadap foton dengan panjang gelombang pendek. Pengamatan ini dapat menentukan suhu permukaan bintang terpanas dan mengungkapkan adanya awan gas campur antara Bumi dan quasar.
Pengobatan kanker

Sementara paparan sinar UV bisa menyebabkan kanker kulit, beberapa kondisi kulit bisa diobati dengan menggunakan sinar UV, menurut Cancer Research UK. Dalam prosedur yang disebut psoralen ultraviolet light treatment (PUVA), pasien mengonsumsi obat atau mengoleskan lotion untuk membuat kulit mereka peka terhadap cahaya. Kemudian sinar UV bersinar di kulit. PUVA digunakan untuk mengobati limfoma, eksim, psoriasis dan vitiligo.

Kelihatannya berlawanan dengan penanganan kanker kulit dengan hal yang sama yang menyebabkannya, namun PUVA dapat bermanfaat karena efek sinar UV pada produksi sel kulit. Ini memperlambat pertumbuhan yang memainkan peran utama dalam perkembangan penyakit ini.

Kunci asal usul kehidupan?

Penelitian terbaru menunjukkan bahwa sinar UV mungkin telah memainkan peran kunci dalam asal usul kehidupan di Bumi, terutama asal RNA. Dalam artikel 2017 di Astrofisika Journal, penulis studi tersebut mencatat bahwa bintang kerdil merah mungkin tidak memancarkan cukup sinar UV untuk memulai proses biologis yang diperlukan untuk pembentukan asam ribonukleat, yang diperlukan untuk semua bentuk kehidupan di Bumi. Studi ini juga menunjukkan temuan ini dapat membantu dalam mencari kehidupan di tempat lain di alam semesta.