紫外线是一种波长比可见光短但比X射线长的电磁辐射。它的波长范围没有严格定义，一般将波长10到400纳米的电磁辐射称为紫外线。
阳光中存在大约10%的紫外线。然而大气层可以有效阻挡大多数紫外线，因此到达地面的紫外线远少于10%。紫外线也可以由电弧和切连科夫辐射等方式产生。长波紫外线（也叫近紫外线）的光子能量不足以电离原子，因此不属于电离辐射，但它仍然可以引起很多种化学反应产生荧光。更短波长的紫外线则足以电离原子，可以损伤DNA并直接杀死细菌等微生物。过量紫外线辐射对人体有害，可以导致皮肤癌。然而，紫外线也是大多数陆生生物和人类合成维生素D的必要条件，适度紫外线对健康有益。
紫外线在生物、医疗和工程有大量应用。紫外线对大多数人不可见，但也有少数人具有近紫外视觉。很多生物也可以看到或感知到紫外线。尽管短波紫外线已经可以引发量子物理中的光电效应，由于其光子能量比X射线和伽马射线低，多数情况下紫外线还是可以使用经典电磁学理论描述。但是一些涉及紫外线的应用与其电离效应有关，需要使用量子物理知识。
历史
紫外线是1801年由德国物理学家约翰·威廉·里特（Johann Wilhelm Ritter, 1776-1810）发现的。里特坚信万事万物具有一正一负的二元对应并且是互补的，很类似道家相生相克的观点。在1800年德裔英国科学家弗里德里希·威廉·赫歇尔（Frederick William Herschel, 1738-1822）发现红外线之后，里特认为在紫光范围以外也应该存在一种不可见光。通过实验他观察到这种不可见光比紫光能更快使浸泡过氯化银的纸变暗，因此他将这种不可见光称为还原射线以强调其化学特性。这与红外光的物理特性热效应正好形成对应和互补。之后的科学家选择采用了更简单的术语化学射线来称呼紫外线，并在19世纪中期广为使用。最终人们放弃了化学射线和热射线这两个术语，而采用了紫外线和红外线来称呼这两种不可见光。
物理性质
紫外线和其它类型的光具有相同的物理性质，包括反射、折射、极化等物理现象。紫外线在真空中以光速传播。常见的紫外线辐射包含大量光子，而单个光子能量不足够高，因此仍然可以使用经典电磁理论描述紫外线的物理性质。但是中等及更短波长的紫外线的光子能量足以引发光电效应，需要使用量子理论描述电离过程。这是紫外线和更高能量的C射线以及伽马射线相比可见光、红外线和无线电波区别最大的物理特性，因此它们被统称为电离辐射。较长波长的紫外线可以引起一些化学效应，是由于光子和微观中的分子原子相互作用导致的，这些现象也需要使用一些量子理论描述微观过程。
紫外视觉与感知
肉眼视觉的波长下限通常是400纳米，因此紫外线对大多数人是看不见的。肉眼的晶状体阻挡了大部分300至400纳米波长范围内的辐射，而更短波长的紫外线会被角膜阻挡。肉眼也缺乏对紫外线的颜色感受器适应能力，因此人类的视觉是严重受限的。但是有一些人可以看见近紫外线，感觉像是略带白蓝或白紫色。儿童的视觉受到的封闭较成年人少一些，一些儿童可以分辨约310纳米波长的紫外线。
一些动物，包括鸟类、爬行动物和昆虫能够看到近紫外光波长。一些鸟类具有对紫外线的颜色感受器，眼部结构也可以传递紫外线信号，这些鸟类具有真正的紫外视觉。与人类的色彩视觉相比，许多水果、花朵和种子在紫外光波长下更加醒目。许多鸟类在其羽毛中具有在可见光下不可见但在紫外光下可观察到的图案，而人类和一些动物的尿液和其它分泌物在紫外光下也更容易被发现。鸟类因此可以依靠紫外视觉觅食和躲避风险。
蝴蝶可以使用紫外光识别性别和求偶。例如，纹黄豆粉蝶的雄蝶依靠紫外视觉来识别雌性后翅反射紫外光的颜色来寻找配偶。许多飞虫利用阳光和月光中的紫外光导航。这就是为甚么夜晚飞虫容易被灯光和火光吸引，因为其中也含有紫外线成分。这也是紫外线诱捕昆虫的原理。
常见紫外线源
阳光中的紫外线
非常炽热的物体的黑体辐射包含紫外线成分。阳光中包含所有波长的紫外线以及少量X射线。极炽热的恒星（如O型和B型恒星）会比太阳发射更多的紫外线。在地球大气层顶部的太空中阳光由约50%红外光、40%可见光和10%紫外光组成。
然而大气层可以有效阻挡大部分紫外线。大气层在正午太阳位于最高点时可以阻挡约77%的太阳紫外线，因此到达地面的阳光包含仅仅3%紫外光和44%的可见光，其余则是红外光。大气层偏好吸收波长短的紫外光，被称为UVC的较短波长的紫外线及更短波长的紫外线会被大气中的氧气吸收产生臭氧。到达地球表面的紫外线中，超过95%是被称为UVA的较长波长的紫外线，只有少量是波长中等的UVB紫外线，而几乎没有波长更短的UVC。
人工紫外线源
黑光灯发射长波紫外线UVA，但只产生很少的可见光。荧光黑光灯的工作原理与其它荧光灯类似，但在内部管壁上使用发射UVA的荧光粉而不是可见光的荧光粉。一些灯泡使用深蓝紫色的伍兹玻璃光学滤光片，可以阻挡几乎所有波长长于400纳米的可见光。还有一些黑光灯使用普通玻璃而不是更昂贵的伍兹玻璃，所以在工作时对人眼来说看起来是浅蓝色的。还有一种使用滤光涂层的黑光灯泡，它可以吸收可见光。这种灯泡更便宜，但效率非常低，只有很小一部分功率以紫外线的形式发射出来。功率高达一千瓦的含有紫外线荧光粉和伍兹玻璃外包层的汞蒸汽黑光灯常用于剧院和音乐会展示中。黑光灯也被用于观察荧光现象、日晒灯和爬行动物饲养。
短波紫外线灯使用熔解石英，因为普通玻璃会吸收短波紫外线。这些灯泡通过汞产生两个UVC短波紫外线的谱线，峰值分别在253.7纳米和185纳米，也会发出一些可见光。熔融石英管对253.7纳米的辐射透明，但会阻挡185纳米波长的紫外线。这种灯管的UVC功率是普通荧光灯管的两倍或三倍。它们还会发出蓝白色的可见光，来自于汞的其它光谱线。这种灯泡广泛用于实验室和食品加工行业的消毒。
专用的气体放电紫外灯可产生特定光谱线的紫外辐射，用于科学目的。其它具有更宽光谱的紫外光源包括氙气弧灯（常用作太阳模拟器）、氘弧灯、汞-氙气弧灯和金属卤化物弧灯。
发光二极管（LED）可以制造成发射紫外线辐射的装置。目前，最常见的紫外LED类型是395纳米和365纳米的波长，两者都属于长波紫外线UVA类型。额定波长是LED放出的峰值波长，但更高和更低波长的光也同时存在。相对便宜且常见的395纳米紫外LED更接近可见光谱，会发出紫色光。其它更短波长的紫外LED则不会发出太多可见光。紫外LED用于诸如紫外光固化、充电夜光物品（如画作或玩具）、检测假钞和体液的光源。紫外LED还用于数字印刷应用和惰性紫外固化环境。
2000年代初开发的准分子激光器作为一种紫外光源在科学领域的应用越来越广泛。它具有高强度、高效率和在真空紫外波段的多种波长带的优势。它们的发射波长位于紫外线和真空紫外线范围。目前，193纳米的氩氟化物准分子激光器在集成电路的光刻制程中得到常规应用。
对人体健康的影响
紫外线的益处
紫外线，特别是UVB波段，会促使人体产生维生素D，对维持健康至关重要。人体每天都需要一定的紫外线照射以维持足够的维生素D水平，而维生素D可以促进血清素的生成。研究表明血清素的产生与人体接收到的明亮阳光的程度成正比，足量的血清素可以给人带来幸福感和保持平和的心态。
紫外线也可以治疗某些皮肤疾病。现代光疗已成功用于治疗银屑病、湿疹、黄疸、白癜风、特应性皮炎和局部硬化性硬皮病等疾病。此外，紫外线尤其是UVB波段已被证明能够引起角质细胞的细胞周期阻滞。因此，日光疗法可以帮助治疗银屑病和剥脱性唇炎等疾病，阻碍皮肤细胞的过度分裂。
对皮肤的伤害
不同波长的紫外光对人类角膜和皮肤有不同的影响。较长波长的UVA紫外线不会立即引起反应，而波长短于315纳米的紫外线会开始引起光化性角膜炎和皮肤红肿，并且对较浅肤色的人影响更大。这些有害影响会在波长300纳米及以下迅速增加。皮肤和眼睛受265至275纳米的紫外线影响最大。在更短的紫外波长下，损害仍然会发生，但由于大气层几乎完全屏蔽了的这种紫外线，所以影响较小。大多数晒伤是由靠近UVA和UVB波段边界的紫外线引起的。
紫外线辐射可以加重多种皮肤疾病，例如系统性红斑狼疮。过度暴露于UVB辐射不仅会引起晒伤，还会导致某些类型的皮肤癌。然而，皮肤的红肿程度和眼部刺激并不能预测紫外线的长期效应，尽管它们确实反映了紫外线对DNA的直接损伤。所有紫外线辐射的波段都会损伤胶原纤维并加速皮肤老化。UVA和UVB都会破坏皮肤中的维生素A，可能导致进一步的损害。
最致命的皮肤癌，恶性黑色素瘤，主要是由于UVA紫外线造成的DNA损伤引起的。偶尔的晒伤可能比长期中度暴露于紫外线辐射中更容易增加患黑色素瘤的风险。过去，人们认为UVA比UVB紫外辐射的害处较小，但现在已知UVA通过间接的DNA损伤容易引发皮肤癌。UVA可以产生高度活性的化学中间体，例如羟基和氧自由基，可以损伤DNA。UVA对皮肤的间接DNA损伤主要包括DNA中的单链断裂。
UVB引起的损伤包括嘧啶二聚体或胞嘧啶二聚体的直接形成以及DNA的双链断裂。UVB辐射激发皮肤细胞中的DNA分子，导致相邻嘧啶碱基之间形成异常的共价键，从而产生二聚体。大多数由紫外线诱导的DNA嘧啶二聚体会被核苷酸切除修复过程移除，该过程涉及约30种不同的蛋白质。逃避此修复过程的嘧啶二聚体可能会引发一种编程性细胞死亡，或者导致DNA复制错误从而引发基因变异。
为了防御紫外线辐射，当皮肤暴露在适度的辐射水平下时，皮肤中的黑色素的含量会增加，通常被称为晒黑。黑色素的作用是吸收紫外线辐射并将能量转化为无害的热量，从而保护皮肤免受紫外线的直接和间接DNA损伤。UVA通过氧化已经存在的黑色素并触发黑色素从黑素细胞释放，从而使皮肤迅速晒黑，并能持续数天。UVB则需要大约2天的时间来形成晒黑。
对眼睛的伤害
过度暴露于紫外线中可能对眼睛的屈光系统和视网膜造成有害影响。眼睛对于265至275纳米的UVC波段的紫外线最为敏感。阳光中这种波长的辐射几乎都被大气层过滤了，但在焊工电弧灯和其它人工光源中可能包含大量这种类型的紫外线。暴露于这些光源下会引发光化性角膜炎，并可能导致白内障和黄斑病变的形成。此外，太阳光中从280到310纳米的UVB波段也会引起光化性角膜炎，多见于高海拔和积雪地带，因此被称为雪盲症。
防护眼镜可以保护暴露于紫外线的人。由于光线可以从侧面进入眼睛，如果周围紫外线较强，通常需要全面的眼部保护，例如在高海拔登山中。登山者暴露于较高水平的紫外线辐射中，因为大气过滤较少，而且雪和冰可以反射紫外线，所以需要佩戴防护眼镜。普通未经处理的眼镜就能提供一定的保护，但大多数塑料镜片比玻璃镜片能提供更多的保护，因为玻璃对UVA是透明的，而常见的制作镜片的丙烯酸塑料则不透明。一些塑料镜片材料，如聚碳酸酯，本身就能阻挡大部分紫外线。
防晒
使用防晒霜可以保护皮肤免受紫外线辐射。防晒霜通过阻挡UVB辐射来减少引起晒伤的直接DNA损伤，而通常的SPF评级指示了这种辐射被阻挡的效果。因此，SPF也被称为UVB防护因子。然而，这种评级与UVA的保护不相关，因为UVA紫外线主要不引起晒伤，但仍然有害，因为它会造成间接的DNA损伤。一些研究表明，缺乏UVA过滤剂可能是防晒霜使用者患黑色素瘤发病率较高的原因之一。一些防晒霜乳液含有二氧化钛、氧化锌和阿伏苯宗等成分，可以帮助抵御UVA射线。
黑色素的光化学特性使其成为一种出色的光保护剂。然而，防晒霜成分不能像黑色素那样有效消散激发态的能量，因此，如果防晒霜成分渗入皮肤的较低层可能会引起损害。有研究表明，为了防止紫外线穿透到含有防晒霜的活体皮肤细胞中造成损伤，防晒霜必须在2小时内重新涂抹。
其它常见的紫外线防护
紫外线降解，也叫光氧化效应，是一种暴露于阳光下的塑料聚合物的降解形式，表现为变色或褪色、开裂或自行解体，效果随着暴露时间和阳光强度的增加而加剧。添加紫外线吸收剂可以抑制这种影响。紫外线吸收剂是可以吸收紫外线的分子，可以减少材料的紫外线降解。吸收剂本身会随时间逐渐降解，因此需要监测吸收剂的含量是否足以防止光氧化。
许多颜料和染料会吸收紫外线并改变颜色，因此绘画和纺织品可能需要额外的保护，防止受到阳光和荧光灯的紫外线辐射。窗户玻璃会吸收一些有害的紫外线，但是珍贵的艺术品需要额外的屏蔽保护。许多博物馆会在水彩画和古代纺织品上方悬挂黑色窗帘。由于水彩画的颜料含量很低，它们需要额外的紫外线保护。
各种形式的玻璃，包括有机玻璃、层压玻璃和涂层，可以提供不同程度的紫外线和可见光的保护。普通的苏打石灰玻璃，如窗户玻璃，对UVA部分透明，但对较短波长不透明。汽车窗户玻璃则可以透过3-4%的环境紫外线。伍兹玻璃是一种深紫蓝色的硅酸钠钡玻璃，含有约9%的氧化镍，一战期间开发用于阻挡可见光进行秘密通信。它在320纳米到400纳米之间是透明的，可以进行红外日间和紫外夜间通信。
摄影胶片对紫外线辐射有反应，但相机的玻璃镜头通常会阻挡短于350纳米的辐射。稍微带有黄色的阻挡紫外线的滤镜经常用于户外摄影，以防止紫外线造成的不必要的蓝色偏差和过曝。在近紫外线摄影中，可能会使用特殊滤镜。使用小于350纳米波长进行摄影需要特殊的石英镜头，它们不吸收紫外线辐射。
应用
电子电气工程
电气设备上的电晕放电可以通过其紫外辐射进行检测。电晕会导致电绝缘材料的降解，并释放臭氧和氮氧化物。
可擦写可编程只读存储器（EPROM）可以通过紫外辐射来擦除。这些模块在芯片顶部有一个石英窗口，允许紫外辐射进入其中。
无色荧光染料
无色荧光染料在紫外光下发出蓝光，可以作为增白剂用于纸张和织物。这些荧光剂发出的蓝光可以抵消一部分黄色，使白色看起来更鲜艳。紫外线荧光染料也被用于绘画、纸张和纺织品中，既可以增强日光照射下的色彩，也可以在紫外线灯照明时产生特殊效果。包含在紫外线下发光的染料的黑光画颜料被广泛用于艺术和美学应用中。游乐园通常使用紫外线照明来使游乐设施的艺术作品和背景发出荧光。这往往会导致乘客的白色衣物发出浅紫色的荧光。
检测分析
为了防止伪造货币或其它重要文件，纸张上可能包含可在紫外光下可见的水印或荧光纤维。邮票上标有磷光材料，可在紫外线下发光，以便自动检测邮票并面向信件。某些品牌的辣椒喷雾会在被喷中的攻击者身上留下一种不易洗掉的紫外线染料，有助于警方事后识别攻击者。
某些无损检测中会使用紫外线荧光染料寻找材料中的缺陷。这些染料可以通过毛细作用被带入表面裂纹（液体渗透检测），或者它们可以结合在铁磁材料中磁泄漏场中的铁氧体颗粒上（磁粉检测），然后通过紫外线照射找出材料的缺陷。紫外灯也被用作分析某些矿物和宝石。
紫外线是犯罪现场的调查工具，在定位和鉴别血液和唾液等体液方面非常有帮助。紫外线也用于分析微量证据，如纺织纤维和油漆屑以及可疑文件等等。
紫外线也可以鉴别各种收藏品和艺术品。即使没有用紫外线荧光染料特别标记的物品，在紫外线照射下也可能会显示出独特的荧光，或者在短波和长波紫外线照射下的荧光表现可能不同。
使用包括紫外线的高光谱成像技术可以阅读无法辨认或毁坏的莎草纸。该技术涉及使用红外或紫外光范围的不同滤波器对不可辨认的文件进行拍摄，精确调节以捕捉特定波长的光。通过这种方式，可以找到区分莎草纸表面上的墨水和纸张的最佳光谱部分。
紫外线有助于检测未能完全清除的有机物。它在酒店业、制造业和其他需要检查清洁程度或污染程度的行业中得到应用。许多电视新闻机构都会定期播出类似的新闻特写，其中调查记者使用紫外线设备揭示酒店、公共厕所、扶手等地的不卫生状况。
紫外-可见光谱法被广泛应用于化学中的化学结构分析，其中最显著的应用之一是共轭体系的分析。紫外辐射通常被用于激发给定样品，而荧光发射则通过荧光光度计进行测量。在生物研究中，紫外辐射用于核酸或蛋白质的定量分析。在环境化学中，紫外辐射也可用于检测水样中的新兴污染物。
在污染控制应用中，紫外分析仪用于检测排放物中的氮氧化物、硫化合物、汞和氨，例如化石燃料电厂的烟气中。紫外辐射可以检测水面上薄薄的溢油膜，可以通过溢油膜在紫外波长下的高反射性、油中化合物的荧光或水中拉曼散射产生的紫外吸收来实现检测。
材料科学应用
紫外线探测器可以检测火灾造成的紫外线。例如，燃烧的氢火焰在185至260纳米的范围内辐射非常强，而在红外区域辐射非常弱；而燃烧的煤在紫外带辐射非常弱，但在红外波长上辐射非常强。因此使用同时具备紫外线和红外线探测器的火灾探测器可以有效检测火灾情况。几乎所有的火灾都会在短波紫外线UVC波段产生一定的辐射，而太阳辐射在这个波段会被地球大气吸收。因此，紫外线探测器不会对来自太阳的紫外辐射发出警报而只对火灾造成的紫外线发出警报，可以在室外使用。
紫外线探测器对大多数火灾都很敏感，包括烃类、金属、硫、氢、肼和氨等。但弧焊、电弧、闪电和一些放射性材料等等也可以产生足够水平的辐射，造成紫外线探测系统误报。存在吸收紫外线的气体和蒸汽会减弱火灾的紫外线辐射，从而影响探测器检测火焰的能力。空气中存在的油雾或探测器窗口上的油膜也会影响紫外线探测器的灵敏度。
紫外线辐射用于非常高精度的光刻技术，该技术是通过将经过掩膜的紫外线辐射照射到称为光刻胶的化学物质上。照射会引发光刻胶中的化学反应。在去除不需要的光刻胶后，掩膜确定的图案留在样品上。然后可以采取措施对没有光刻胶残留的样品区域进行蚀刻、沉积或其他修改。光刻技术被用于半导体制造、集成电路组件和印制电路板的制造。常用的制造电子集成电路的光刻工艺使用193纳米的紫外线，也有实验在使用13.5纳米的极紫外光刻技术。
某些油墨、涂层和胶粘剂含有光引发剂和树脂。当暴露在紫外线下时，聚合反应发生，胶粘剂会迅速硬化或固化，通常在几秒钟内完成。应用领域包括玻璃和塑料粘接、光纤涂层、地板涂层、胶印的紫外涂料和纸张表面处理、牙科填充物等等。用于紫外线固化应用的紫外线光源包括紫外线灯、紫外线LED和激发型闪光灯。
紫外线对聚合物的影响可用于改变聚合物表面的粗糙度和亲水性。例如，聚甲基丙烯酸甲酯表面可以通过真空紫外线进行平滑处理。紫外线辐射对于改善胶粘剂与低表面能量聚合物的结合性能也非常有用。聚合物暴露在紫外线下会氧化，从而提高聚合物的表面能量。一旦聚合物的表面能量提高，胶粘剂与聚合物之间的粘结强度就会增强。
生物科学应用
紫外灯被用于对生物学实验室和医疗设施中的工作空间和工具进行消毒。常见的低压汞蒸汽灯在254纳米波长发射大约86%的辐射，其最有效的杀菌曲线峰值为265纳米。在这些杀菌波长下的紫外线会破坏微生物的DNA/RNA，使其无法繁殖，从而使其变得无害。由于微生物可以在小裂缝和其他阴暗区域中避开紫外线，紫外灯仅用作其它消毒技术的补充。
短波紫外线LED是市场上相对较新且越来越受欢迎的产品。由于它们具有单色性质（波长范围仅±5纳米），这些LED可以针对消毒的特定波长，因为不同病原体对紫外线波长的敏感性有所不同。紫外LED不含汞，开关瞬时响应，一天中可以无限次数进行开关。
紫外线辐射也用于污水处理的消毒，在市政饮用水处理中越来越常见。许多矿泉水瓶装商使用紫外线消毒设备对矿泉水进行灭菌处理。太阳能水消毒利用阳光对受污染水进行低成本的消毒处理，长波紫外线UVA的辐射和加热作用可以杀灭水中的微生物。
紫外线辐射在食品加工过程中用于杀灭不需要的微生物，例如可以通过将果汁流过高强度紫外线光源进行杀菌。这种方法的有效性取决于食品对紫外线的吸收能力。
紫外天文学
在紫外天文学中，测量被用于识别星际介质的化学成分，以及恒星的温度和组成。由于臭氧层阻挡了许多紫外线频率到达地球表面的光线，大部分紫外观测都是通过太空进行的。
以紫外线观测天体的结果会与光学观测有很大的差异。许多在可见光观测上相对温度较低的恒星在紫外线观测时却显示是高温天体，也可以看到一些可见光波段看不到的天文现象。紫外天文学可以帮助科学家认识一些肉眼不可见的宇宙天体的真象。