1. Kaj so optična sevanja

1.1 Kaj so optična sevanja

Vsa elektromagnetna sevanja (EMS), ki imajo valovne dolžine med 100 nm in 1 mm spadajo v področje optičnih sevanj. Ta se nadalje delijo na UV sevanje, vidno svetlobo in infrardeče (IR) sevanje.


Slika: Valovna dolžina optičnih sevanj se giblje med 1 mm, kjer se končujejo mikrovalovi in se pričenjajo infrardeča sevanja in 10 nm, kjer je meja med UV sevanji in rentgenskimi žarki (X-žarki).

 

Ultravijolično sevanje je elektromagnetno valovanje z valovno dolžino, krajšo od valovne dolžine vidne svetlobe, vendar daljšo od valovne dolžine rentgenskih žarkov. Pri preučevanju vpliva UV sevanja na okolje in na zdravje človeka se UV območje običajno deli na območje UVA (A iz angl. »aging«, staranje: 380–315 nm), imenovano tudi dolgovalovno območje ali »črna svetloba«, UVB (B iz angl. »burning«, opeklina: 315–280 nm), imenovano tudi srednjevalovno območje, ter UVC (C iz ang. »cytotoxic«, toksičen za celice: 280-100 nm), imenovano tudi kratkovalovno ali »baktericidno« območje. Zaradi absorpcije UV sevanja v ozonski plasti Zemljinega ozračja Zemljo doseže UV sevanje območja UVA (do 95 %) in deloma območja UVB.

Vidna svetloba obsega optična sevanja z valovnimi dolžinami med 380 nm in 780 nm. IR sevanja pa so optična sevanja z valovnimi dolžinami med 780 nm in 1 mm. IR območje se deli na IRA (780-1400 nm), IRB (1400-3000 nm) in IRC (3000 nm-1 mm).

Vidno svetlobo in infrardeče sevanje, tj. toploto, zaznamo s čutili, UV sevanja pa ne. Njegove učinke delovanja lahko po krajšem ali daljšem času opažamo kot škodljive posledice na naši koži in očeh.

Pri optičnih sevanjih moramo, poleg frekvence in valovne dolžine, upoštevati tudi lastnost koherentnosti oziroma nekoherentnosti. Koherentna so tista sevanja, ki jih povzročajo laserji. Ti so namreč sami izvor koherentne svetlobe, ki je svetlobno valovanje z dobro določeno prostorsko in krajevno odvisnostjo faze. Koherentno optično sevanje vsebuje optična sevanja ene valovne dolžine (monokromatsko sevanje), poleg tega pa je celotna emisija sevanja sofazna, kar pomeni, da niha sočasno. Pri nekoherentnih sevanjih, torej sevanjih, ki jih ne povzročajo laserji, emisija ni sofazna in je sestavljena iz širšega območja valovnih dolžin.

Za določanje izpostavljenosti se v področju optičnih sevanj uporabljata dva vzporedna sistema količin, znana kot fotometrični in radiometrični. Vsaka količina enega sistema ima pripadajočo količino v drugem sistemu. V fotometričnih veličinah se vsaka valovna dolžina ocenjuje glede na občutljivost človeškega očesa, medtem ko radiometrične veličine uporabljajo absolutno moč. Medtem ko se radiometrija uporablja v vseh predelih spektra optičnih sevanj, kjer barve spektra niso pomembne, se fotometrija uporablja le v področju vidne svetlobe. Kot primer naj navedemo, da se oko veliko bolj odziva na zeleno kot na rdečo svetlobo. Zato ima vir zelene svetlobe večji svetlobni tok od rdeče svetlobe pri enakem sevalnem toku.

 

Ozek del optičnih sevanj zaznava tudi človeško oko. To je edini organ v človeškem telesu, ki neposredno zaznava elektromagnetna sevanja. Človeško oko zaznava vidni del optičnih sevanj v območju od 380 do 780 nm. V tem območju človeško oko ne zaznava vseh valovnih dolžin enako. Najbolj je oko podnevi občutljivo za zeleno svetlobo z valovno dolžino 555 nm, občutljivost pa se tako proti UV kot tudi proti IR delu spektra manjša proti nič. Ponoči se največja občutljivost očesa premakne nekoliko proti nižjim valovnim dolžinam in je največja pri 507 nm.

Fotometrične enote se od radiometričnih razlikujejo v tem, da upoštevajo spektralno občutljivost človeškega vida.

 

Lumen (lm) je določen tako, da vrh foto-optične občutljivosti očesa, torej valovanje valovne dolžine 555 nm, znaša 683 lumnov/vat. Označuje svetlobni tok, ki ga neki svetlobni vir seva v prostor.

 

Luks (lx) je enota, ki označuje osvetljenost površine. Enak je enemu lumnu na površini enega kvadratnega metra.

 

Kandela (cd) je enaka enemu lumnu na prostorski kot [lm/str]. Označuje jakost sevanja v določeni smeri. Če seštejemo kandele v vseh smereh, dobimo lumne. Je edina fotometrična enota, ki je hkrati del sistema SI.

 

Kandela/m2 je mera za svetlost površine in je edina količina, ki jo lahko ocenimo z prostim očesom.

 

Tabela: Količine in enote, ki jih najpogosteje uporabljamo za določanje izpostavljenosti človeka optičnim sevanjem.

Radiometrija

Fotometrija

Sevalni tok

Фe (W)

Svetlobni tok

Фv (lm)

Obsevanost

E (W m-2)

Osvetljenost

Ev (lm m-2) ali (lx)

Jakost sevanja

I (W sr-1)

Svetilnost

Iv (cd) ali (lm sr-1)

Sevalnost

L (W sr-1 m-2)

Svetlost

Lv (cd m-2)