Lâmpadas: História e como funcionam

Entenda como esse indispensável acessório funciona. A invenção da primeira lâmpada incandescente foi fruto da mente do brilhante inventor Thomas Edison. Essa invenção que revolucionaria o mundo foi criada em 1879 e consistia de uma cápsula de vidro onde filamentos de tungstênio eram aquecidos por uma corrente elétrica até emitir luz.

A história da lâmpada

A invenção da primeira lâmpada incandescente foi fruto da mente do brilhante inventor Thomas Edison. Essa invenção que revolucionaria o mundo foi criada em 1879 e consistia de uma cápsula de vidro onde filamentos de tungstênio eram aquecidos por uma corrente elétrica até emitir luz.

Pouco tempo depois, a rixa criada entre Thomas Edison e seu ex-funcionário, Nicola Tesla, seria responsável pela motivação que impulsionaria Tesla a criar a lâmpada fluorescente que, ao contrário daquela criada por Edison, utilizava gases inertes como argônio para serem ionizados e gerar luz. O rendimento deste tipo de lâmpada se mostrou consideravelmente superior à rival e, por isso, a lâmpada de Tesla foi escolhida para iluminar a Feira Mundial de Eletricidade em Chicago, terminando a rixa com uma vitória para Nikola Tesla.

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Com o avanço da tecnologia dos materiais, a lâmpada recebeu várias modificações. O princípio criado por Edison continua a ser utilizado, porém as modificações sofridas aos longos dos anos lhes deu características especiais. Como exemplo das modificações sofridas pelas lâmpadas, podemos citar as mais conhecidas, como: lâmpada de neon, diodo emissor de luz (LED), globo de plasma, lâmpada de lava, luz negra, arco de xénon entre outras.

Como átomos emitem luz

Com o desenvolvimento da física quântica, descobriu-se que a emissão de luz ocorre devido a fenômenos associados ao átomo. Os progressos significativos nessa área começaram a ser feitos quando o físico Heinrich Hertz descobriu o chamado efeito Hertz, também conhecido como efeito fotoelétrico. Albert Einstein, em 1905, explicou de forma consistente o que acontecia no efeito fotoelétrico, sendo que essa explicação lhe rendeu um Prêmio Nobel.

A emissão de luz (fótons) ocorre quando os átomos estão em um estado chamado excitado. Os átomos, como sabemos, possuem elétrons orbitando um núcleo central formado de prótons e nêutrons. Esses elétrons possuem energia, quanto mais afastados estão do núcleo, mais energia têm. O contrário também é verdade, ou seja, quanto mais próximos do núcleo menos energia possuem. Quando não há nenhum tipo de interferência, os elétrons mantêm órbitas precisas que não são alteradas. Todavia, quando os átomos recebem energia, os elétrons das órbitas inferiores (mais próximas do núcleo, portanto com menos energia) dão um ?pulo?, indo para uma órbita com mais energia (mais longe do núcleo), realizando, então, o chamado salto quântico.

Quando o elétron realiza o salto quântico ele só permanece em outra órbita por poucos milésimos de segundo e, assim, retorna para a órbita inferior, ou seja, sua órbita original. Porém, o elétron para retornar à sua órbita antiga, precisa gastar? a energia que recebeu. Então, o elétron gasta essa energia liberando um fóton, também conhecido como a partícula da luz. De forma resumida, podemos dizer que: o átomo recebe energia, o elétron é obrigado a mudar sua órbita e ao retornar para a órbita anterior ele libera um fóton, ou seja, luz.

Lâmpada incandescente

A lâmpada incandescente criada por Thomas Edison possuía uma estrutura simples. Em uma cápsula de vidro, Edison retirou o ar criando um vácuo (região onde não há matéria). Dentro dessa cápsula, um filamento de tungstênio era preso por dois fios de apoio que se estendiam até a base da lâmpada. Quando é ligada a um sistema de energia, uma corrente elétrica corre da base até o filamento. A corrente elétrica em condutores sólidos é, na verdade, um fluxo de elétrons livres, ou seja, elétrons que não estão fortemente presos a átomos.

Esses elétrons que estão agitados indo de um polo para o outro batem nos átomos e os fazem vibrar. A agitação dos átomos no filamento gera calor (calor é fisicamente caracterizado pela vibração de átomos). Portanto, o fluxo elétrico aquece o filamento.

Os átomos de tungstênio do filamento passam a vibrar devido ao impacto com os elétrons livres da corrente elétrica. A energia que os elétrons livres perdem para o átomo no momento do impacto faz com que os elétrons presos aos átomos, como vimos anteriormente neste artigo, mudem de órbita, realizando o salto quântico. Assim, a corrente elétrica, ao esquentar o filamento por volta de 2.200º (dois mil e duzentos graus célsius), faz com que o filamento passe a emitir fótons com comprimento de onda dentro do espectro visível para o olho humano.

Lâmpada fluorescente

O processo de emissão de luz de uma lâmpada fluorescente é parecido com o da lâmpada incandescente. Um eletrodo é coloca dentro de um tubo de vidro selado que contém uma certa quantidade de mercúrio e um gás inerte (normalmente argônio). O tubo também é revestido com pó de fósforo. Quando uma corrente elétrica alimentada por uma corrente alternada (CA) passa pelo tudo, ela excita os elétrons do mercúrio.

O fósforo é uma substância que ao ser atingida por luz (fótons) emite outros fótons. Os elétrons dos átomos de fósforo ao serem atingidos por um fóton realizam o salto quântico, pois absorvem a luz desse fóton. Como vimos, o resultado do salto quântico a é emissão de um fóton. A forte luz branca associada às lâmpadas fluorescentes é resultado da emissão de luz pelos átomos de fósforo.

fonte oficinadanet
montagem pesquisa e edição: JF Hyppólito