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 ? 太陽放出不同波段的輻射 可見光 紫外線 (ultraviolet ray) 紫外線 (ultraviolet ray) 及紅外 線

紫外線的分類 紫外線 A 紫外線 B 紫外線 C 波長 ( 納米 ) 被臭氧層的吸收 程度 臭氧層 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 到達地面的輻射 量 超過 98% 的紫外 線是紫外線 A 不足 2% 的紫外 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 ( 照黃胆 ) 紙幣確認 ( 水印 ) 曬黑 ( 健康膚色 )

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 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 ( 資料來源 : 美國國家海洋大氣局 ) 圖一 ( 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 ( 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 ) 多 少

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

紫外線探測器的特性 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 紫外線紅外線可見光 Visible light

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 有監控紫外輻射功能的太陽眼鏡 模擬監控油污擴散的 教學設備 科大物理系發明的紫外線探測器

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 的防紫外能力 可作定量分析 : 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 ＞＞＞＞＞＞＞＞

油污的擴散

sea Oil

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 獨特應用 ( 探測擴散的燃油 )

我們的研究 UV Detective

 UV 偵探 / 寶寶 LED 我們的研究

  電路設計 我們的研究 紫外線指數LED程度 綠色低 白色中 藍色高 > 8 紅色危險

我們的研究 Comparator ( 比較不同大小 的光電壓 ) 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 )  原理

  線路設計 我們的研究

我們的研究  線路設計

“ 散射 ” 是什麼 ? 怎樣選擇探測器

Light from the Sun Looking at the Sun, we see mostly white Looking in the sky away from the Sun, we see blue 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 爲什麼會有散射

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 …

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) 怎樣選擇探測器 ?

受紅班光譜加權後的總紫外線強度 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 … ……