અલ્ટ્રાવાયોલેટ (પારજાંબલી) વિકિરણ (radiation) : દૃશ્ય પ્રકાશથી નાની અને ઍક્સ-કિરણો કરતાં મોટી (4થી 400 ને.મી. અથવા 40થી 4000 ગાળાની) તરંગલંબાઈ ધરાવતું વિદ્યુતચુંબકીય (electromagnetic) વિકિરણ.
તરંગ (wave) દ્વારા ઊર્જાનું સંચારણ (transmission) વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણ તરીકે ઓળખાય છે. ઉષ્માનાં કિરણો, દૃશ્ય પ્રકાશનાં કિરણો, ઍક્સ-કિરણો વગેરે વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટ(spectrum)ના પેટાવિભાગો છે. તેમની વચ્ચેનો તફાવત ફક્ત તેમનાં કિરણોના તરંગોની (તરંગ)લંબાઈ જ છે. એક સેકંડમાં પસાર થતા તરંગોની સંખ્યાને કંપન-આવૃત્તિ (vibration frequency) કે આવૃત્તિ કહે છે. વિકિરણનો વેગ (c), તરંગલંબાઈ (λ) અને આવૃત્તિ ν વચ્ચેનો સંબંધ નીચેના સમીકરણમાં દર્શાવ્યા પ્રમાણેનો છે :
c = νλ (c = શૂન્યાવકાશમાં પ્રકાશનો વેગ જે અચળ છે). સઘળાં વિદ્યુતચુંબકીય વિકિરણો માટે આ સમાન છે. વિકિરણની લાક્ષણિકતા તેની તરંગલંબાઈ (λ) છે, જે વિવિધ એકમોમાં દર્શાવાય છે.
ઘણી વાર આ લાક્ષણિકતા આવૃત્તિ νથી પણ દર્શાવાય છે, જે વધારે મૂળભૂત લાક્ષણિકતા છે, કારણ કે આવૃત્તિ ν માધ્યમના પ્રકારની અસરથી સ્વતંત્ર છે; જ્યારે તરંગલંબાઈ λ માધ્યમની અંદરના વિકિરણના વેગ cના વ્યસ્ત પ્રમાણમાં બદલાય છે. જેમ આવૃત્તિ વધુ તેમ તરંગલંબાઈ નાની અને વિકિરણ સાથે સંકળાયેલ ઊર્જા(E)ની માત્રા વધુ.
E = hν (h = પ્લાંકનો અચળાંક)
પદાર્થનું તાપમાન વધારતાં, તે નિશ્ચિત તાપમાને દૃશ્ય વિકિરણનું ઉત્સર્જન કરે છે; દા.ત., લોખંડના સળિયાને ગરમ કરતાં તે પ્રથમ લાલ (~ 525° સે.), પછી પીળો (~ 1000°) સે. અને અંતે ‘સફેદ ગરમ’ (white hot ~ 1200° સે.) દેખાય છે. સૂર્યના પેટાળનું તાપમાન લાખો અંશ સે. જેટલું હોય છે. આ તાપમાને તેમાં રહેલ તત્વો (elements) સઘળી તરંગલંબાઈઓનું ઉત્સર્જન કરે છે. પરમાણુમાંના ઇલેક્ટ્રૉન ઊર્જાનું શોષણ/ઉત્સર્જન કરતાં આ વિકિરણો ઉત્પન્ન થાય છે. આથી સૂર્યપ્રકાશનો વર્ણપટ (solar spectrum) સળંગ (continuous) પ્રકારનો હોય છે. 1801માં રિટ્ટરે સૂર્યના વર્ણપટમાં જાંબલી પ્રકાશ પછીનું વિકિરણ – અલ્ટ્રાવાયોલેટ (પારજાંબલી) વિકિરણ શોધી કાઢ્યું.
અલ્ટ્રાવાયોલેટ વર્ણપટના ત્રણ વિભાગો પાડવામાં આવ્યા છે : (i) પાસેના UV 4000-3000 Å, (ii) દૂરના UV 3000-2000 Å (iii) શૂન્યાવકાશ UV 2000-40 Å.
આવૃત્તિ, હર્ટ્ઝ
તરંગલંબાઈ, મીટર વિદ્યુતચુંબકીય વર્ણપટ (તરંગલંબાઈ અને આવૃત્તિનો સ્કેલ લઘુગણકીય છે)
ગુણધર્મો : અલ્ટ્રાવાયોલેટ વિકિરણ (ટૂંકમાં UV) એ સામાન્ય પ્રકાશનો જ એક પ્રકાર ગણાય, ફક્ત તેની તરંગલંબાઈ નાની હોય છે અને તે (આંખ માટે) અર્દશ્ય હોય છે. તે સરલરેખી (straight line) સંચારણ, પરાવર્તન (reflection), વક્રીભવન (refraction), વ્યતિકરણ (interference) વગેરે સામાન્ય દૃશ્ય પ્રકાશના બધા જ ગુણધર્મો દર્શાવે છે. તેનો સૌથી અગત્યનો ગુણ પ્રતિદીપ્તિ (fluorescence) છે. પ્રતિદીપ્તિશીલ (fluorescent) પદાર્થ (દા.ત., ઝિંક બ્લૅન્ડ) ઉપર UV પ્રકાશ પડતાં પદાર્થ પ્રતિદીપ્તિ દર્શાવે છે. પ્રતિદીપ્તિના રંગનો આધાર પદાર્થના પ્રકાર ઉપર હોય છે, પણ આપાત કિરણોની તરંગલંબાઈ ઉપર નથી. ક્વાટર્ઝ, ફ્લોરસ્પાર (CaF2), પાણી તથા ચાંદીના વરખ અમુક તરંગલંબાઈના UV પ્રકાશ માટે પારદર્શક છે. ઘન પદાર્થો, પ્રવાહીઓ તથા વાયુઓ લાંબી તરંગલંબાઈવાળાં UV કિરણોને પસાર થવા દે છે, જ્યારે નાની તરંગલંબાઈવાળાં UV કિરણોને શોષે છે. વાયુઓની શોષકતામાં મોટો તફાવત છે; દા.ત., ઑક્સિજન 1850 Å સુધી, નાઇટ્રોજન 1000 Å અને હિલિયમ 584 Å સુધી પારદર્શક છે. X-કિરણો અને g-કિરણોની સરખામણીમાં UV કિરણોની વેધનક્ષમતા (penetratng power) ખૂબ જ મર્યાદિત હોય છે, જેથી તે સપાટી ઉપર જ અસર ઉપજાવે છે. પદાર્થોની સપાટીઓની UV કિરણોને પરાવર્તિત કરવાની ક્ષમતા જુદી જુદી હોય છે. તરંગલંબાઈ ઘટે તો પરાવર્તિત થતા વિકિરણનું પ્રમાણ પણ ઘટે છે. લાંબી તરંગલંબાઈ માટે ઍલ્યુમિનિયમ તથા ખૂબ જ નાની તરંગલંબાઈ માટે પ્લૅટિનમની સપાટી શ્રેષ્ઠ ગણાય છે, જે અનુક્રમે 600 Å એ ~20 % અને 300 Å એ 4 % પરાવર્તન દર્શાવે છે.
જૈવિક અસરો : UV વિકિરણ માનવસહિત બધા જ જીવંત કોશોમાં જૈવિક અસરો ઉત્પન્ન કરે છે. UV વિકિરણના ફોટૉનની ઊર્જા રાસાયણિક બંધ તોડવા શક્તિમાન હોય છે. 2600 Å તરંગલંબાઈનાં કિરણો મોટા પ્રમાણમાં જીવાણુઓનો નાશ કરે છે. 3200 Å તરંગ લંબાઈનાં કિરણો માનવશરીર પર પડતાં ફક્ત ત્વચાને જ અસર કરે છે, કારણ કે તે આરપાર જઈ શકતાં નથી. શરીર પરની અસર બે પ્રકારની હોય છે : સીધી અને આડકતરી. સીધી અસર ફક્ત બાહ્ય ત્વચા પૂરતી મર્યાદિત હોય છે. ત્વચા ઉપરની અસર પ્રત્યાવર્તી હોય છે અને વિકિરણની માત્રા પ્રમાણે તે વિવિધ પ્રકારની હોઈ શકે : ત્વચા લાલ થવી (erythema), ઘઉંવર્ણી કે શ્યામ પ્રકારની વર્ણકતા (pigmentation) થવી, આળી થવી, પાણી ઝમવું, ફોલ્લા પડવા, ચામડી ઉતરડાઈ જવી વગેરે પ્રકારની અસર થાય છે. આ વિકિરણોની સાથે સાથે કે તેમની ગેરહાજરીમાં જાંબલી કે નીલા દૃશ્ય પ્રકાશ કે લાંબી તરંગલંબાઈવાળા UV પ્રકાશની અસરથી ત્વચા તેની મૂળ સ્થિતિ પ્રાપ્ત કરી શકે છે. શ્વેત પ્રજામાં ઉત્પન્ન થતી વર્ણકતા (suntan) સંવેદનશીલ બાહ્ય ત્વચાની નીચે હોઈ તેનાથી UV કિરણ સામે જરૂરી રક્ષણ મળતું નથી. શ્યામ પ્રજામાં આ વર્ણકતા બાહ્ય ત્વચામાં હોઈ શરીરનું રક્ષણ સારું થાય છે; તેથી તડકો સરળતાથી ખમી શકાય છે. વધુ પડતાં UV વિકિરણોની અસરથી ત્વચાનું કૅન્સર થવાની શકયતા વધુ છે. નાવિકો તથા ખેડૂતોને ત્વચાના રોગો તથા કૅન્સર થવાની વધુ શક્યતા છે. ત્વચા ઉપર UV કિરણોની અસરથી કોશોમાંથી હિસ્ટામીન સ્રવે છે. તેથી શરીર ઉપર થતી અસરોને આડકતરી અસરો તરીકે ઓળખાવવામાં આવે છે. આંખ UV કિરણો સામે અનુકૂળ થઈ શકતી નથી. લગભગ 2800 Å તરંગલંબાઈનાં વિકિરણો આંખને વધુ નુકસાન પહોંચાડે છે. બરફની સપાટી ઉપરથી પરાવર્તિત થતા પ્રકાશમાંનાં અલ્ટ્રાવાયોલેટ વિકિરણો ‘બરફનો અંધાપો’ (snow blindness) પેદા કરે છે. ચામડીમાં રહેલ પૂર્વગામીઓ(precursors)માંથી આ કિરણો વિટામિન D સમૂહના પદાર્થો પેદા કરે છે.
સદભાગ્યે, સૂર્યમાંથી આવતી વિકિરણ-ઊર્જાનો ઘણો મોટો ભાગ (λ < 2900 Å) ઓઝોન વાયુના સ્તર દ્વારા 24 કિમી.ની ઊંચાઈએ વાતાવરણમાં શોષાઈ જાય છે. આ રીતે પૃથ્વી ઉપરના જીવનને કુદરતી રક્ષણ મળે છે. પૃથ્વીની સપાટી ઉપર 3000 Åથી મોટી તરંગલંબાઈવાળાં UV વિકિરણો વાતાવરણને ભેદીને સમુદ્રની સપાટી સુધી પહોંચી શકે છે, જે જીવન માટે ભયરહિત હોય છે.
પ્રાપ્તિસ્થાનો : તાપદીપ્ત પદાર્થો, પ્લાઝ્મા, કણ-ત્વરિત્રો (particle accelerators), વિદ્યુત-તણખા, વિદ્યુત-ચાપ (arc), સૂર્યપ્રકાશ અને મર્ક્યુરી બાષ્પ લૅમ્પ UV વિકિરણો આપે છે. આમાંના છેલ્લા ત્રણ વ્યાપક રીતે UV વિકિરણો મેળવવામાં ઉપયોગી છે. પરમાણુબૉમ્બ પૃથ્વી પરનો માનવરચિત ક્ષણિક સૂક્ષ્મ સૂર્ય છે, જેમાંથી નીકળતાં ખૂબ જ શક્તિશાળી UV કિરણો (γ કિરણો સહિત) લાખો મનુષ્યનાં દૃષ્ટિ અને પ્રાણ હરી શકે છે.
અભિજ્ઞાન અને માપન (detection and measurement) : આ માટે UV વિકિરણોનું શોષણ કરી જે વિવિધ પ્રકારની અસરો ઉત્પન્ન થાય છે તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ફોટોગ્રાફિક અસર, રાસાયણિક અસર, પ્રતિદીપ્તિ અસર, આયનીકરણ અસર તથા પ્રકાશ-વિદ્યુત-પ્રભાવ વગેરે આ અભ્યાસ માટે ઉપયોગી છે. પ્રતિદીપ્તિ અસર અદૃશ્ય UV કિરણોને દૃશ્ય બનાવે છે, જેથી તેનો ઉપયોગ અભિજ્ઞાન અને માપન માટે કરવામાં આવે છે. સામાન્ય કાચ UV વિકિરણનું શોષણ કરતો હોઈ અભ્યાસ માટે વપરાતાં સાધનોમાં કાચને બદલે ક્વાટર્ઝ, ફ્લોરાઇટ, લિથિયમ ફ્લોરાઇડ અને પરાવર્તન-વિવર્તન (reflection-diffraction) ગ્રેટિંગ વપરાય છે. પ્રતિદીપ્તિ ઉપરાંત ફોટોગ્રાફિક પ્લેટ, ગાઇગર કાઉન્ટર, ફોટોમલ્ટિપ્લાયર ટ્યૂબ વગેરે અભિજ્ઞાન-માપન માટે બહુ ઉપયોગી છે. નાની તરંગલંબાઈવાળાં UV કિરણો હવામાં શોષાતાં હોઈ તેનો અભ્યાસ શૂન્યાવકાશ સ્પેક્ટ્રોગ્રાફ વડે કરાય છે. આ બધાં સાધનો ઉપલબ્ધ થતાં UV કિરણોની સીમા નાનામાં નાની તરંગલંબાઈ તરફ ધકેલી શકાઈ છે. રિટ્ટર, સ્ટૉક્સ, શુમન, લાયમન, મિલિકન, ઓસગુડ, સીગબ્હાન, ડોવિલર વગેરે વૈજ્ઞાનિકોનો આ અભ્યાસમાં નોંધપાત્ર ફાળો છે.
ઉપયોગો : રિકેટ્સ (ત્વચામાં વિટામિન ડી ઉત્પન્ન કરતું હોઈ); ત્વચાના ક્ષય અને બીજા કેટલાક રોગોમાં; જીવાણુનાશકતાના ગુણને લીધે ખોરાક તથા તબીબી સાધનોને તથા કેટલીક ઔષધીય બનાવટોના નિર્જીવાણુકરણ(sterilization)માં, ધાતુઓની બનાવટમાં રહેલ તડ જેવી ક્ષતિઓની તપાસમાં, ટ્યૂબલાઇટમાં; પ્રતિદીપ્તિશીલ; પદાર્થો(રંગો વગેરે)ની મદદથી કરાતા સુશોભનમાં અને ગુનાશોધનમાં UV કિરણો ઉપયોગી છે. UV શોષણ-વર્ણપટ રાસાયણિક પદાર્થોની અમુક બંધારણીય વિશિષ્ટતા માટે લાક્ષણિક હોઈ તે પૃથક્કરણમાં વધુ ઉપયોગી છે.
મફતલાલ જેસિંગભાઈ પટણી