Tanto as lâmpadas de filamento como as de mercúrio emitem luz branca. Utilizando-se prisma, é possível decompor a luz branca nas diversas cores que a constituem. Desse modo, vê-se que o espectro da lâmpada de filamento é um contínuo de cores, enquanto o da lâmpada fluorescente é obtido em faixas de cores descontínuas. Explique por que há essa diferença.
Passo 1
O enunciado nos coloca diante de dois tipos de lâmpadas que emitem “luz branca”: a de filamento (incandescente) e a fluorescente (vapor de mercúrio
fósforo). Usando um prisma, observamos que a lâmpada de filamento gera um espectro contínuo de cores, enquanto a fluorescente apresenta apenas faixas descontínuas. O conteúdo aqui é espectroscopia de emissão: radiação de corpo negro versus espectro de linhas atômicas e de fósforo.
Passo 2
A lâmpada de filamento funciona por aquecimento de um fio de tungstênio a altas temperaturas
–
,K. Segundo a lei de Planck, um corpo negro emite radiação em todas as faixas de comprimento de onda com intensidade dada por
Como não há “saltos” discretos nesse processo térmico, obtemos um espectro contínuo de cores do vermelho ao violeta.
Passo 3
Na lâmpada fluorescente ocorre uma descarga elétrica em vapor de mercúrio de baixa pressão. Os átomos de mercúrio excitados retornam a níveis de energia inferiores emitindo fótons em comprimentos de onda bem definidos (linhas no ultravioleta e em parte do visível). Isso por si só geraria apenas um conjunto de linhas estreitas, não um espectro branco.
Passo 4
Para tornar a luz visível e “branca”, o interior do tubo é revestido com uma mistura de sais fluorescentes (fósforos). Cada composto de fósforo absorve a radiação ultravioleta do mercúrio e reemite em bandas largas de comprimentos de onda na região visível. Como cada fósforo tem eficiência pico em certas faixas, o resultado final são apenas algumas faixas coloridas discontinuas que, somadas, dão um semblante de luz branca.
Resposta
A lâmpada de filamento age como um corpo negro, emitindo continuamente em todas as cores; a fluorescente baseia-se em linhas atômicas do mercúrio convertidas por fósforos em poucas bandas visíveis, daí o espectro descontínuo.