Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Hải Dương
Ánh sáng nhân tạo và các ảnh hưởng tới con người
Chủ nhật - 18/08/2019 10:245280
Hiện nay, ánh sáng nhân tạo là một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện tại, và tương lai sau này. Vậy ánh sáng nhân tạo có ảnh hưởng những gì đến sức khỏe đến con người?
Ánh sáng tự nhiên
Để có những kiến thức về ánh sáng nhân tạo, trước tiên chúng ta cần nắm một số kiến thức về ánh sáng tự nhiên. Nguồn ánh sáng tự nhiên nhất là quang phổ ánh sáng từ mặt trời.
Ánh sáng tự nhiên chiếu vào trong ngôi nhà.
Trong quá trình bức xạ nhiệt, nếu chia theo khả năng mắt thường nhận biết, Mặt trời phát ra hai loại ánh sáng: ánh sáng nhìn thấy được và ánh sáng không nhìn thấy được bằng mắt thường. Ánh sáng không nhìn thấy bằng mắt có quang phổ nằm dưới 390 nanometers và nằm trên 700 nanometers. Từ dưới phổ 390 nm này là các tia gồm: tia cực tím UV (UVA, UVB, UVC), X-ray, tia Gamma, tia vũ trụ. Từ trên phổ 700 nm là các tia vô tuyến, tia vi sóng, tia hồng ngoại, tia sóng radar. Ánh sáng nhìn thấy bằng mắt thường: là quang phổ nằm trong dải từ 390 – 700 nm. Ở dải phổ này, mắt người có thể phân biệt được lần lượt các tia (theo thứ tự bước sóng dài dần): tia màu tím, tia màu xanh, tia xanh lá cây, tia màu vàng và tia màu đỏ. Ảnh hưởng của ánh sáng đến cơ thể con người qua 2 cơ chế: trực tiếp (hấp thụ thong qua tế bào cơ thể) hoặc gián tiếp (thông qua hormones trong máu hoặc các tín hiệu hoá học được giải phóng từ các neurons cơ thể). Ánh sáng mặt trời được coi là cung cấp Full Spectrum light – ánh sáng đầy đủ dải phổ nên khi đọc dưới ánh sáng này, mắt người sẽ khoẻ mạnh nhất mà không phải điều tiết gì thêm để đọc. Các ánh sáng nhân tạo chỉ cung cấp ánh sáng trong một hoặc hai, ba dải phổ chứ không phủ được toàn bộ dải phổ như mặt trời nên đều không thể đảm bảo 100% ánh sáng tốt nhất cho mắt người. Do đó, các thiết kế nhà ở cần phải làm sao để ánh sáng tự nhiên vào được nhà nhiều nhất. Vào ban ngày, cần làm việc ở nơi có ánh sáng tự nhiên nhiều chứ không nên đóng kín cửa bật đèn chỉ vì sợ tia UV lọt vào làm da lão hoá. Mắt bạn sẽ yếu đi dần theo thời gian dài. Ánh sáng từ mặt trời sẽ làm hormones trong cơ thể được điều tiết bình thường hơn so với những người chỉ chuyên làm việc dưới ánh sáng nhân tạo. Ánh sáng nhân tạo Ánh sáng nhân tạo được cung cấp thông qua các loại đèn. Việc chế tạo ra các loại đèn hiện nay phụ thuộc vào việc tế bào cảm nhận ánh sáng của mắt nhạy cảm nhất ở vùng phổ màu xanh và vàng. Như đã nói ở trên, không có đèn nào là cung cấp được ánh sáng đủ cho toàn phổ có thể nhìn thấy của mắt thường. Đèn dây tóc đỏ (Incandescent lamp) Nguồn sáng phát ra từ việc làm nóng dây tóc làm từ Tungsten (vonfram) nên mắt thường sẽ nhìn thấy có màu đỏ từ dây tóc bị nóng (vì vậy còn gọi là đèn sợi đốt). Ánh sáng của đèn Vonfram nằm trong dải màu đỏ có bước sóng dài , trong đó lên tới 90% thuộc vùng ánh sáng của tia hồng ngoại. Đèn Vonfram phát ra ánh sáng rất tốt cho mắt do cường độ dải sóng màu đỏ mang năng lượng thấp, không gặp hiện tượng cận thị, ngoài ra, đèn Vonfram cũng không gặp vấn đề với việc phát ra tia UV do phần sóng ánh sáng nằm trong dải màu đỏ là chính. Với vùng ánh sáng phát ra nằm trong vùng màu đỏ của quang phổ thì không có hại cho mắt cũng như da, bởi đèn hồng ngoại được dùng nhiều trong việc chữa trị các bệnh về da trong ngành thẩm mỹ. Nhược điểm của loại đèn này nằm ở chỗ nhiệt lượng toả ra rất lớn, do vậy góp phần làm trái đất nóng lên và không phải giải pháp hợp lý cho bảo vệ môi trường. Do đó, nhiều nước phát triển đều cố gắng giảm việc sử dụng loại đèn này. Đèn huỳnh quang bóng dài (Fluorescent lamp) Nguồn sáng phát ra thông qua cơ chế không toả nhiệt bằng cách các photon tia cực tím (UV) được bắn ra từ hai tụ đầu làm bằng thuỷ ngân trong bóng đèn dài có phủ phosphor bên trong. Chính lớp phủ này khi bị các photon UV bắn vào sẽ phát ra ánh sáng nhìn thấy được. Ánh sáng của đèn huỳnh quang nằm trong dải màu vàng và xanh trên dãy quang phổ, trong đó các nhà sản xuất thường tập trung nhiều nhất vào các loại bóng huỳnh quang phát ra ánh sáng ở bước sóng 555 nanometers, bởi đây là bước sóng mà tế bào nhận kích thích ánh sáng của mắt người nhạy nhất. Với việc phát ra tia UV (bao gồm cả UVC) trong cơ chế tạo sáng, thì đèn huỳnh quang chỉ an toàn khi bề mặt phosphor phủ bên trong của bóng hoàn toàn không bị nứt, rạn. Chỉ cần có một vài vết rạn trên bóng cũng làm lọt tia UV ra ngoài. Tuy nhiên, nếu đèn hoàn toàn không bị nứt, rạn thì tia UV không thể lọt ra bên ngoài được, do đó, đèn vẫn an toàn và không phải thoa kem chống nắng hay kính mắt bảo vệ khi hoạt động dưới đèn huỳnh quang. Tia UV không đơn thuần chỉ ảnh hưởng đến làn da mà còn cả đôi mắt của bạn, bởi tia UV gây ra hiện tượng gốc tự do – hiện tượng ảnh hưởng tới toàn bộ các tế bào của cơ thể người. Do đó, người dùng cần phải thường xuyên kiểm tra đèn để thay thế khi đèn bị nứt, rạn. Một vấn đề nữa của đèn huỳnh quang đó là ánh sáng không đủ cho mắt so với yêu cầu cần thiết để đọc. Đèn huỳnh quang thường chỉ cung cấp được lượng ánh sáng (tính theo footcandle – lượng ánh sáng phát ra từ thiết bị điện cách nó 1 foot) chỉ xấp xỉ 50 – 100 footcandles, bằng chưa tới 90% ánh sáng thiên nhiên từ mặt trời dưới bóng râm, do cường độ ánh sáng đo được thấp hơn ánh nắng mặt trời trên cùng một dải phổ xanh và vàng. Do đó, đèn huỳnh quang gây cận thị nếu thường xuyên đọc chỉ dưới 1 bóng đèn. Đèn huỳnh quang sử dụng thuỷ ngân ở hai cực do đó ảnh hưởng tới vấn đề sức khoẻ nên nhất thiết không được làm vỡ đèn huỳnh quang khi đèn đã hết hạn sử dụng để tránh thuỷ ngân không bị thoát ra môi trường ở. Đèn huỳnh quang bị hiện tượng Flicker effect – nếu nhìn lên bóng đèn bạn sẽ thấy ánh sáng bị rung lắc chứ không đều do chấn lưu của đèn bị rung. Do đó, những người cực kỳ nhạy cảm với ánh sáng có thể bị đau đầu, buồn nôn, chứng tự kỷ bị tăng…Do đó, đèn huỳnh quang chỉ sử dụng tốt nhất khi mạng lưới điện đủ khoẻ và ổn định. Đèn compact huỳnh quang (Compact Fluorescent lamp – CFL) Loại đèn này chế tạo theo bóng ngắn hoặc uốn xoắn khá nhỏ và toả ra nhiệt lượng thấp hơn đèn huỳnh quang bóng dài cũng như đèn vonfram nên được coi rất tiết kiệm năng lượng và thân thiện môi trường. Mặt khác, CFL cung cấp độ sáng ngang bằng đèn vonfram nên tốt cho mắt hơn so với đèn huỳnh quang bóng dài. Lượng thuỷ ngân được dùng trong CFL rất thấp, chỉ bằng tầm đầu một chiếc bút bi nên khi bị vỡ được coi vẫn an toàn cho sức khoẻ bởi lượng thuỷ ngân phát ra nằm trong giới hạn cho phép của cơ thể con người. Tuổi thọ rất dài, gấp 6-10 lần so với đèn vonfram. Mặc dù là đèn cải tiến và tiết kiệm điện năng, tuy nhiên CFL vẫn là đèn huỳnh quang nên bị hạn chế về vấn đề vẫn phát ra tia UV. Nhược điểm lớn của CFL là do bóng rất bé nên khả năng bị nứt, rạn đôi khi sẽ lớn nếu như phosphor phủ không đều. Do vậy, phải liên tục kiểm tra CFL có phát ra tia UV hay không định kỳ để đảm bảo sức khoẻ cho toàn bộ cơ thể bạn, thông qua một thiết bị đặc biệt kiểm tra tia UV của bóng đèn gọi là UV Light Meter. Đèn LED (Light emitting diode) Được coi là đèn hiện đại nhất hiện nay do có khả năng phát ra ánh sáng rất tốt ngang bằng đèn vonfram nhưng không toả nhiệt lượng. Do vậy, đèn LED vượt trội hơn đèn vonfram lẫn đèn huỳnh quang ở việc khắc phục nhược điểm của cả 2 loại đèn trên (toả ra nhiệt lượng quá lớn cũng như không đủ sáng).
Ban đêm, tràn ngập ánh sáng nhân tạo.
Đèn LED có nhiều loại, nhưng phổ biến nhất là đèn LED phát ra ánh sáng xanh dương, đèn LED loại RGB kết hợp 3 màu đỏ, xanh lá và xanh dương và đèn LED phát ra ánh sáng trắng (từ 3 màu đỏ, xanh lá và xanh dương hoặc phủ phosphor bên trong). Đèn LED có phát ra tia UV nhưng ở mức độ rất rất thấp so với đèn huỳnh quang nên được coi là an toàn. Đèn LED không phát sáng ra toàn bộ các hướng như 2 loại đèn trên nên khi bật ban đêm, ánh đèn rọi thẳng xuống sách theo hướng bạn xoay bóng đèn. Loại đèn này thường được sử dụng trên các thiết bị điện tử Iphone, Ipad, laptop, máy tính để bàn loại màn hình phẳng… Đèn LED có 2 vấn đề chính cần chú ý. Vấn đề đầu tiên: Đèn LED gây rối loạn nhịp sinh học (circadian rhythm) của con người – khả năng con người tương thích với sự thay đổi theo mùa của trái đất (ví dụ như từ mùa hè sang mùa đông ngày dài hơn, tối nhanh hơn nhưng con người vẫn tương thích được), cụ thể là gây mất ngủ, bồn chồn, ảnh hưởng lên nhịp sống của bạn. Đây là vấn đề lớn nhất hiện nay và có nhiều nghiên cứu chứng minh. Để giảm thiểu khả năng này, các máy điện thoại cũng như laptop của các hãng, ví dụ như Apple hiện nay đều có chức năng thay đổi màu màn hình theo thời gian trong ngày (buổi tối bạn sẽ thấy màn hình chuyển sang hẳn màu vàng đất). Vấn đề thứ 2 đang gây nhiều tranh cãi đó là đèn LED phát ra ánh sáng vùng quang phổ màu xanh dương có hại cho mắt nếu nhìn liên tục. Đây là vùng quang phổ không ảnh hưởng tới mắt ở phía trước như tia UV mà ảnh hưởng mắt ở phía sau, tức đáy mắt. Khi dùng lâu dài không có sự bảo vệ cho mắt khỏi một phần có hại của ánh sáng xanh dương sẽ tổn thương tới võng mạc và dẫn tới các bệnh về mù loà cũng như ung thư mắt. Đặc điểm của ánh sáng xanh dương rất dễ nhận ra ở việc bạn sẽ thấy mỏi mắt và mắt hay bị các tia đỏ. Một số nhà khoa học cho rằng việc này không ảnh hưởng nghiêm trọng đến vậy, vì ánh sáng mặt trời cũng có phổ màu xanh dương và con người tiếp xúc hàng ngày. Tuy nhiên, với cường độ làm việc cũng như tiếp xúc liên tục trực tiếp với các thiết bị điện tử hiện nay thì thực sự đáng quan tâm. Để ngăn chặn ánh sáng xanh có hại cho mắt, bạn cần sử dụng bộ lọc ánh sáng xanh cho toàn bộ các thiết bị điện tử. Bộ lọc này có thể là các miếng dán màn hình hoặc các tấm chắn lớn nếu là màn hình máy tính. Buổi tối nên hạn chế sử dụng các thiết bị máy tính điện tử trước khi đi ngủ 2-3 tiếng để đảm bảo giấc ngủ. Một điều mà nhiều người hay làm đó là thường xuyên tắt đèn và đọc báo, sử dụng internet vào buổi đêm. Đây là cách sử dụng rất nguy hiểm cho mắt, bởi lúc này ánh sáng chiếu thẳng vào mắt là ánh sáng từ màn hình labtop, Iphone, Ipad bao gồm ánh sáng xanh rất nhiều. Để tránh trường hợp này, bạn không bao giờ sử dụng di động hay máy tính khi tắt đèn mà cần bật đèn sáng đầy đủ. Đèn LED ánh sáng trắng (White LED) loại bên trong đèn có bọc phosphor để hấp thụ tia UV cũng như phần ánh sáng xanh dương. Đèn LED ánh sáng trắng sẽ tốt nhất cho mắt cũng như ngăn chặn tia UV có hại cho da và cơ thể. Tuy nhiên, giống như đèn huỳnh quang, đèn LED có bọc phosphor cũng gặp các vấn đề về tia UV nên cần kiểm tra định kỳ các thiết bị sử dụng đèn LED.
Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Hải Dương
