A fluorescência na lâmpada fluorescente
Experimento cadastrado por Douglas Bastos em 16/05/2012
Classificação
•••••
(baseado em 1 avaliações)
Total de exibições: 334 (até 29/05/2012)
Palavras-chave: Física, ultravioleta, fluorescência
Onde encontrar o material?
em laboratórios e lojas especializadas
Quanto custa o material?
até 10 reais
Tempo de apresentação
até 30 minutos
Dificuldade
fácil
Segurança
seguro
Introdução
O tema do experimento aqui proposto é a florescência nas lâmpadas fluorescentes. A fluorescência é um fenômeno muito
importante. Simplificando ao máximo, podemos dizer que um material ou substância é fluorescente quando é capaz de
absorver radiação ultravioleta e reemitir luz visível como contrapartida. Muitos experimentos envolvendo a fluorescência já
foram postados no site do pontociencia. Sugerimos a consulta a algum desses experimentos como condição para melhor
aproveitar o experimento que aqui propomos.
O interior de uma lâmpada fluorescente contém vapor de mercúrio que é excitado por descargas elétricas. Nessas condições, o
vapor de mercúrio emite um pouco de luz visível, um pouco de luz infravermelha e um pouco de luz ultravioleta de baixa
frequência (UV baixo). A maior quantidade de energia emitida pelo vapor de mercúrio nessas circunstâncias é luz ultravioleta
de alta frequência (UV alto). Essa é uma radiação ionizante muito prejudicial ao nosso organismo. Como, então, as lâmpadas
fluorescentes, efetivamente, não oferecem riscos à nossa saúde? Descubra nesta atividade!
Materiais necessários
Lâmpada de luz negra
Duas lâminas de vidro daquelas usadas em microscópios
Tinta látex branca
Corante vermelho
Tinta fluorescente "invisível" (nome comercial da tinta fluorescente usada no experimento)
Pincéis
Secador de cabelo
Materiais
Passo 1
Observando a absorção de UV alto no vidro das lâmpadas fluorescentes
© 2012 pontociência / www.pontociencia.org.br
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A fluorescência na lâmpada fluorescente
Como mencionado na introdução deste experimento, uma grande parte da energia emitida pelo vapor de mercúrio contido nas
lâmpadas fluorescentes está na forma de luz ultravioleta de alta frequência (UV alto). Uma informação também mencionada na
introdução é a de que essa é uma radiação ionizante muito prejudicial ao nosso organismo. Para que o uso de lâmpadas
fluorescentes não represente riscos à saúde, o vidro transparente usado na fabricação dessas lâmpadas é capaz de absorver o
UV alto.
Dado os riscos de utilização de UV alto, este primeiro passo da atividade consistirá na observação de um vídeo que foi
produzido no laboratório do Grupo de Estudos de Química Orgânica e Biológica (GEQOB) do Departamento de Química da
UFMG. No vídeo, é possível observar alguns cacos provenientes da quebra de uma lâmpada fluorescente tubular que foram
virados para cima, enquanto outros permaneceram virados para baixo. Os cacos virados para cima expõem à fonte de
ultravioleta situada na parte superior do equipamento os sais de fósforo fluorescentes que são depositados no tubo de vidro
que reveste as lâmpadas durante sua fabricação. Os cacos virados para baixo interpõem o vidro entre a fonte de ultravioleta e
os sais de fósforo.
Na primeira fase do vídeo, observamos os cacos iluminados com luz ultravioleta de baixa frequência (UV baixo). Nesse caso,
não ocorre fluorescência e todos os cacos permanecem escuros. Na segunda fase do vídeo, observamos os mesmos cacos
iluminados com luz ultravioleta de alta frequência (UV alto). Observe que, nesse caso, os cacos virados para cima exibem
fluorescência, enquanto os que estão virados para baixo continuam escuros. A inexistência da fluorescência, nessas
circunstâncias, indica que o UV alto não conseguiu atingir os sais de fósforo que recobrem os cacos virados para baixo. O que
essa observação nos diz sobre a transmissão de UV alto através do vidro que compõe as lâmpadas fluorescentes?
Clique para assistir ao vídeo
http://www.youtube.com/watch?v=F1P2-zFff1Q
Passo 2
Preparando as lâminas para simular o efeito de fluorescência nas lâmpadas fluorescentes
No passo 3 desta atividade, nós simulamos o efeito de absorção de luz ultravioleta e a reemissão de luz visível nos sais de
fósforo que recobrem o tubo de vidro das lâmpadas fluorescentes. A simulação é necessária, pois não é seguro utilizar UV alto
em laboratórios didáticos. Para preparar o material necessário a essa simulação, inicialmente, nós pintamos as lâminas com
tinta látex branca de forma mais homogênea possível. Em seguida, utilizamos o secador de cabelo para acelerar o processo de
secagem. Em seguida, uma das lâminas foi pintada com tinta fluorescente. Utilizamos novamente o secador para acelerar o
processo de secagem. Quando você repetir o procedimento verá que após a secagem da tinta fluorescente “incolor” ou
“invisível”, a lâmina irá aparentar uma cor rosada.
Para que a outra lâmina ficasse com a mesma aparência, nós misturamos um pouco da tinta branca com uma gota minúscula
de corante vermelho. Foi necessário adicionar água para que a mistura não ficasse espessa.
Após atingir a coloração rosada, pintamos a outra lâmina e a secamos com o secador. O objetivo desse procedimento foi o de
que a aparência das lâminas se tornasse semelhante sob a luz visível.
Passo 3
Simulando o efeito da fluorescência
Os sais de fósforo que recobrem as lâmpadas fluorescentes absorvem o UV alto, convertendo essa perigosa radiação em luz
visível. O vidro transparente usado na fabricação dessas lâmpadas também é capaz de absorver o UV alto, de modo que o uso
de lâmpadas fluorescentes não representa riscos à saúde.
Neste passo do experimento, nós simulamos o efeito de absorção de luz ultravioleta e reemissão de luz visível que acontece
no tubo de vidro coberto com sais de fósforo que compõem as lâmpadas fluorescentes. Nas lâmpadas fluorescentes, esses
sais absorvem UV alto, mas essa radiação é perigosa. Por isso, nós substituímos os sais de fósforo usados nas lâmpadas por
uma tinta fluorescente que opera com UV baixo. Além disso, nós usamos uma fonte de UV baixo que é segura: uma lâmpada
de “luz negra”.
A lâmpada de “luz negra” é uma lâmpada de vapor de mercúrio revestida por pigmentos escuros que filtram as linhas
coloridas emitidas pelo vapor de mercúrio, com exceção da cor violeta. O vidro usado na fabricação desse tipo de lâmpada é o
mesmo usado na fabricação das lâmpadas fluorescentes. Como esse vidro impede a transmissão de UV alto, o manuseio de
uma lâmpada de “luz negra” é seguro. Além disso, a intensidade de UV baixo que é emitida por esse tipo de lâmpada é muito
menor do que aquela a que ficamos expostos quando caminhamos sob o Sol.
Para simular o efeito de absorção de luz ultravioleta e reemissão de luz visível nos sais de fósforo que compõem as lâmpadas
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A fluorescência na lâmpada fluorescente
fluorescentes, nós usamos as duas lamínulas de vidro preparadas no passo 2 deste experimento. A lamínula pintada com tinta
fluorescente é capaz de absorver o UV baixo emitido pela lâmpada de “luz negra” e reemitir luz visível, a partir daí. A lâmina
pintada com tinta comum não exibe tal capacidade. Em outras palavras, ela não é capaz de absorver luz ultravioleta e reemitir
luz visível, em seu lugar.
Assista ao vídeo a seguir e compare a aparência das duas lâminas iluminadas por luz comum e luz ultravioleta. Levando em
consideração as informações apresentadas neste texto sobre o funcionamento das lâmpadas fluorescentes, relacione o
comportamento de uma das duas lâminas observadas com o comportamento dos sais de fósforo que compõe as lâmpadas
fluorescentes.
Clique para assistir ao vídeo
http://www.youtube.com/watch?v=ZgfnzaT8PkA
Passo 4
O que acontece
Como mencionado na introdução deste experimento, podemos dizer que um material ou substância é fluorescente quando é
capaz de absorver radiação ultravioleta e reemitir luz visível.
No passo 1 desta atividade, apresentamos um vídeo no qual é possível observar três efeitos. Em primeiro lugar, vemos que
sob UV de baixa frequência nenhum dos cacos de lâmpada fluorescente exibiu o fenômeno da fluorescência. Em outras
palavras, não houve absorção de luz ultravioleta e reemissão de luz visível, no lugar dessa radiação incidente. Em segundo
lugar, o vídeo nos mostra que os cacos de vidro com os sais de fósforo expostos ao UV de alta frequência exibem
fluorescência. Em outras palavras, nessas circunstâncias, há absorção de luz ultravioleta e reemissão de luz visível, no lugar
dessa radiação incidente. Por fim, em terceiro lugar, o vídeo também nos mostra que os cacos de vidro voltados para baixo não
exibem fluorescência sobre UV alto. Isso acontece porque o vidro impede que essa radiação atinja os sais de fósforo.
No passo 3, observamos que é possível simular o efeito da fluorescência produzido pelos sais de fósforo que recobrem as
lâmpadas fluorescentes mediante a substituição do UV alto por UV baixo, acompanhada pela substituição dos sais de fósforo
por uma tinta fluorescente razoavelmente incolor. A radiação emitida pela lâmpada de “luz negra” é ultravioleta de baixa
frequência. A lâmina pintada com tinta fluorescente absorve parte dessa radiação e emite luz visível. Já a outra lâmina, pintada
apenas com tinta comum, não fluoresce, ou seja, não absorve UV e não reemite luz visível. Por isso, essa segunda lâmina, sob
luz negra, apresenta uma cor escura pelo fato de apenas absorver a radiação ultravioleta que lhe incide.
Passo 5
Para saber mais
O livro “Quântica para iniciantes: investigações e projetos”, que foi produzido pelo Projeto Pontociencia em parceria com a
Finep e a Editora da UFMG, traz diversos experimentos sobre fluorescência e fosforescência: dois importantes fenômenos de
fotoluminescência. Além disso, nesse livro, há explicação didática desses processos.
Outros experimentos de fluorescência:
http://www.pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=465&CAIXA+PRETA
http://www.pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=827&ILUMINANDO+A+FLUORESCENCIA+PROTETO
R+SOLAR
http://www.pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=637&O+LASER+E+A+FLUORESCENCIA
http://www.pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=651&FLORES+FLUORESCENTES
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