Créer un site gratuitement Close

Qu'est ce que les ultraviolets ?

Définitions :

Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X. (voir image ci-dessous)

Le nom signifie « au-delà du violet », le violet étant la couleur de longueur d'onde la plus courte de la lumière visible. Les ultraviolets ont été découverts en 1801 par le physicien allemand Johann Wilhelm Ritter.

Les ultraviolets sont la cause du bronzage et à haute dose sont nocifs pour la santé humaine. Ils peuvent provoquer des cancers cutanés tels que le mélanome, un vieillissement prématuré de la peau (rides), des brûlures (coup de soleil), des cataractes ...

Entre 95 et 98% des rayons UV qui touchent la surface de la terre sont des UVA, car la couche d'ozone absorbe certains types d'UV, mais pas tous. (voir image ci-contre à gauche)

 

 

Le spectre solaire

Les limites de la lumière visible, de 400 à 800 nm, ont été définies par la sensibilité de l'oeil humain (limites arbitraires, qui varient pour chaque individu en fonction de l'absorption du cristallin).

Le soleil émet des particules, appelées photons, en très grandes quantités. C'est le rayonnement solaire. Ces flux de photons qu'on appelle également radiations ou rayons, voyagent dans l'espace à la vitesse de 300 000 km/s (c'est la vitesse de la lumière) et atteignent la terre à différentes longueurs d'ondes.

On distingue par leur longueur d'onde les différents types de rayons : c'est le spectre solaire.

Les rayons de longueur d'ondes très courtes (les rayons x, gamma,), extrêmement dangereux sont heureusement arrêtés dès les couches supérieures de l'atmosphère.

Les rayons de longueur d'onde très longues (ondes radio) sont très faibles à la surfaces de terre.

Nous parviennent essentiellement :

  • Les Ultraviolets (UV), de 200 nm à 400 nm, invisibles, sans échauffer, provoquent des dommages sur les cellules
  • Les rayons visibles, de 400 à 800 nm, visibles, ils nous permettent de distinguer les formes et les couleurs
  • Les Infrarouges (IR), de 800 à 1400 nm, invisibles, chauffent la matière solide ou gazeuse qu'ils rencontrent.

La lumière se compose de :

- 50% de rayons infrarouges

 - 40% de rayons visibles

 - 10% de rayons ultraviolets

      -> UVA : 320 / 400 nm (UVA1 : 340/400nm et UVA2 : 320/340nm)

      -> UVB : 290 / 320 nm

      -> UVC : < 290 nm

 

EXPERIENCE:

La décomposition de la lumière avec un prisme

Cette expérience a été réalisée durant le cycle du TPE par les élèves afin de prouver la présence des UltraViolets dans le spectre lumineux.

Tout d'abord, nous avons utilisé le matériel nécessaire à la décomposition de la lumière(voir images ci dessous). Une fois le spectre dévié sur une feuille blanche, nous avons pu observer toutes les couleurs de la lumière blanche au nombre de 7 : rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet.

Ensuite, nous avons imbibé du coton d'Acétate de Benzyle et nous l'avons placé au niveau de la réfraction du spectre, afin de mettre en valeur les UV et de les rendre observables pour l'oeil humain. Cependant, l'expérience n'a pas totalement abouti, et nous n'avons pas pu observer de manière très visibles les rayons ultraviolets.

 Lien vers l'album photo : http://le-bronzage.e-monsite.com/album-cat-1-138755.html

L'expérience a par la suite été reconduite avec unelampe à vapeur de  mercure mais les résultats obtenus étaient moins concluants.

Lien vers l'album photo : http://le-bronzage.e-monsite.com/album-cat-1-138758.html

 

.

 

Différence entre UVA et UVB :

 L’œil humain est capable de percevoir uniquement les radiations du spectre solaire comprises entre 700 nm ( Rouge) et 400 nm ( Violet). Au delà, on entre dans le domaine des rayonnements IR = infrarouge (>700 nm) ou UV = ultraviolets (<400 nm), qui même s’ils ne sont pas détectés par l’œil n’en sont pas pour le moins dangereux.

  Ces rayons dégagent une forte énergie, qui provoque des brûlures au niveau de la peau. Même si l’atmosphère constitue un bouclier contre les U.V A et les U.V B, ils arrivent tout de même à la surface de la terre.

Les UVA et les UVB sont différents de par leur intensité, leur longueur d’onde et leur capacité à pénétrer la peau de façon plus ou moins profonde.

En effet, les UVA sont moins énergétiques que les UVB mais ils sont plus nombreux et plus pénétrants. Ils sont dangereux dès le lever du soleil et ensuite tout au long de la journée. De plus les UVA pénètrent très profondément la peau, ce qui provoque des altérations telles que la modification de l’orientation des fibres élastanes, ce qui entraîne alors un relâchement des tissus, une perte de la fermeté de la peau et l’apparition de rides. Les UVA pénètrent tellement profondément qu’il peuvent entraîner des modifications génétiques en touchant l’ADN : la conséquence directe est l’apparition d’un cancer cutané. Enfin, les UVA sont également à l’origine du déclenchement de réactions de photosensibilisations lors de l’utilisation de certains médicaments.

Par contre, les UVB ne sont très dangereux qu’entre 12h et 16h. Ils ne pénètrent pas au-delà des couches superficielles de la peau, ils sont relativement absorbés par la couche cornée de l'épiderme (mélanine). Ils sont responsables du bronzage et des brûlures à retardement. Ils sont capables de produire de très fortes quantités de radicaux libres oxygénés dans les cellules de la peau, responsables à court terme des coups de soleil et de l'inflammation. Outre ces effets à court terme, ils favorisent le vieillissement de la peau et l'apparition de cancers cutanés.

Au départ, les premiers produits solaires étaient conçus dans l’optique de ne filtrer que les UVB, car on ne connaissait pas le danger des UVA. Aujourd’hui, les produits de protection doivent s’étendre sur tout le spectre UV, puisque l’on sait que c’est l’ensemble des UV qui provoque l’érythème (c’est-à-dire le coup de soleil), le vieillissement prématuré de la peau, la perte d’élasticité de la peau et même les cancers cutanés.

.

 

Les UVC

 Les UVC correspondent à la fraction des UV qui ne se transmet que dans l’air. Ce sont les rayonnements dont les longueurs d’ondes sont les plus courtes (190 à 290 nm), ils sont donc extrêmement énergétiques. Ils peuvent être mortels pour l'organisme. Une de leurs cibles étant l’ADN, ils possèdent un potentiel cancérigène très important. Si la totalité des UVC générés par le soleil atteignait la surface de la terre, la toxicité qu’ils engendreraient serait telle que la vie serait impossible. Toutefois, dans certaines régions du globe, la fragilisation de la “couche” d’ozone tend à élargir vers les UVC le spectre solaire parvenant à la surface de la terre. Finalement l‘infime fraction des UVC qui aboutit sur la peau est arrêtée par l’épiderme (couche superficielle de la peau).

 

 

.

 

EXPERIENCE: 

La lampe à UV

Cette expérience réalisée par les élèves travaillants sur ce TPE a permis de mettre en évidence la présence d'UV.

Nous avons trempé une plaque de silice dans l'acétate de Benzyle, imprégnant celle-ci de moitié. Ce produit a pour propriété de réfléchir les rayons ultraviolets. Nous avons fait une deuxième plaque sur laquelle ont été déposées des taches d'acétate de Benzyle, et nous avons conservé une plaque témoin, afin de mettre en évidence les ultraviolets.

Nous avons ensuite placés ces plaques  sous une lampe à UV afin de pouvoir observer les ultraviolets.

Suite à l'exposition aux UV, on remarque que le témoin a conservé sa couleur initiale. Sur les autres plaques, les parties imbibées d'acétate de Benzyle emmettent un rayonnement qui correspond aux UV renvoyés. 

 

Liens vers l'album photo : http://le-bronzage.e-monsite.com/album-cat-1-138768.html

Créer un site gratuit avec e-monsite - Signaler un contenu illicite sur ce site