แก้ววูดส์ (Wood's glass) คืออะไร? คุณสมบัติและประโยชน์ใช้สอย

แก้ววูดส์ (Wood's glass) เป็นตัวกรองแสงทางแสง (optical filter glass) ที่ถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี ค.ศ. 1903 โดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกันชื่อ Robert Williams Wood ซึ่งมีคุณสมบัติพิเศษในการยอมให้รังสีอัลตราไวโอเลต (UV) และรังสีอินฟราเรด (IR) ผ่านไปได้ ในขณะที่บล็อกหรือกั้นกั้นแสงที่ตามนุษย์มองเห็นได้เกือบทั้งหมด

ประวัติความเป็นมา

แก้ววูดส์ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อใช้เป็นตัวกรองแสงในการสื่อสารระหว่างสงครามโลกครั้งที่ 1 โดยทำหน้าที่กรองแสงอาทิตย์ในตอนกลางวัน (อินฟราเรด) และการสื่อสารในตอนกลางคืน (อัลตราไวโอเลต) โดยการกำจัดส่วนประกอบของแสงที่มองเห็นได้ออกไป เหลือเพียง "รังสีที่มองไม่เห็น" เพื่อใช้เป็นลำแสงสัญญาณ

ในอดีต แก้ววูดส์ถูกนำมาใช้เป็นวัสดุในการผลิตหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์และหลอดไฟอินแคนเดสเซนต์สำหรับรังสีอัลตราไวโอเลต หรือที่เรียกกันว่า "หลอดไฟแสงสีดำ" (black lights) อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันวัสดุตัวกรองแสงชนิดอื่นที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าได้เข้ามาแทนที่แก้ววูดส์ในหลายด้าน

องค์ประกอบทางเคมี

แก้ววูดส์เป็นแก้วชนิดพิเศษที่ทำจาก แบเรียม-โซเดียม-ซิลิเกต (barium-sodium-silicate) โดยมีการผสม นิเกิลออกไซด์ (nickel oxide) ประมาณ 9% ซึ่งทำให้แก้วมีสีม่วงเข้มจนเกือบดำ ซึ่งจะทึบแสงต่อรังสีที่มองเห็นได้เกือบทุกช่วงคลื่น ยกเว้นช่วงคลื่นสีแดงยาวที่สุดและสีม่วงสั้นที่สุด

แก้วชนิดนี้มีความโปร่งใสสูงในช่วงคลื่นสีม่วง/อัลตราไวโอเลต ระหว่าง 320 ถึง 400 นาโนเมตร โดยมีจุดสูงสุดที่ 365 นาโนเมตร และยังยอมให้รังสีอินฟราเรดและคลื่นแสงสีแดงที่มองไม่เห็นได้ผ่านไปได้กว้างขวาง

คุณสมบัติและประโยชน์ใช้สอย

แก้ววูดส์มีจุดอ่อนในด้านความแข็งแรงทางกลและมีการขยายตัวทางความร้อนสูงกว่าแก้วทั่วไป ทำให้เสี่ยงต่อการแตกหักจากความร้อน (thermal shocks) และความเสียหายทางกายภาพได้ง่ายกว่า

นอกจากนี้ นิเกิลออกไซด์และแบเรียมออกไซด์ในแก้ววูดส์ยังมีความไวต่อปฏิกิริยาทางเคมี โดยมีแนวโน้มที่จะสร้างชั้นของไฮดรอกไซด์และคาร์บอเนตเมื่อสัมผัสกับความชื้นในอากาศและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์

การใช้งานในปัจจุบัน

หลอดไฟแสงสีดำสมัยใหม่ส่วนใหญ่ผลิตจากแก้วปกติที่เคลือบด้วยสารเคลือบผิว (enamel) ที่กรองรังสี UV ซึ่งทำให้หลอดไฟเหล่านี้ปล่อยแสงที่มองเห็นได้มากกว่า และดูสว่างกว่าในสายตาคนเรา

เนื่องจากความยากในการผลิต แก้ววูดส์จึงมักถูกนำมาใช้ในรูปแบบของ ฟิลเตอร์แบบแผ่นเรียบหรือแบบโดม มากกว่าที่จะนำมาใช้เป็นวัสดุหลักในการเป่าหลอดไฟ

ในด้านการถ่ายภาพ แก้ววูดส์เป็นพื้นฐานในการผลิตฟิลเตอร์ถ่ายภาพรังสีอัลตราไวโอเลต เช่น Kodak Wratten 18A และ 18B

ผลกระทบต่อสุขภาพ

หลอดไฟที่ทำจากแก้ววูดส์อาจมีความเสี่ยงต่อสุขภาพมากกว่าหลอดไฟแบบเคลือบผิว เนื่องจากแสงที่มองเห็นได้ถูกกรองออกไปจนหมด ทำให้ผู้สังเกตการณ์รู้สึกว่าหลอดไฟมีความสว่างน้อยลง แต่ในความเป็นจริง รังสี UV ที่ปล่อยออกมานั้นมีความเข้มข้นสูง ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายต่อดวงตาได้หากสัมผัสเป็นเวลานาน แม้ว่าความเข้มข้นของแสงสีดำจะไม่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ของ DNA หรือความเสียหายระดับเซลล์ แต่การสัมผัสรังสี UV ที่มากเกินไปอาจทำให้เกิดความเสียหายต่อดวงตาได้ทั้งแบบชั่วคราวและถาวร