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By Lucien Silvano Alhanati

  Física

Luz LUZ

Cores LUZ08

Fontes de luz e suas cores LUZ0803

O que se entende por radiância espectral de uma fonte? LUZ080301

Uma fonte de energia radiante emite energias com vários comprimentos de onda.
A energia total emitida pela fonte é medida pela sua radiância. Reveja estes conceitos na página de propagação do calor CAL0603.

Denominamos de radiância espectral Rl de uma fonte a uma grandeza tal que Rl . dl represente a radiância dR da fonte emitida entre os comprimentos de onda l e l + dl 
Para melhor entendimento considere o gráfico que representa a variação da radiância espectral Rl de uma fonte em função do comprimento de onda l .

A área verde representa a radiância dR da fonte numa faixa de comprimento de onda dl .
A área azul representa a radiância R1,2 da fonte numa faixa de comprimentos de onda de l 1 até l 2 .

 Como poderíamos classificar as fontes luminosas? LUZ080302

As fontes luminosas podem ser classificadas em dois grandes grupos:
  • fontes incandescentes são aquelas que emitem luz quando aquecidas até temperaturas elevadas.
  • fontes luminescentes são aquelas que emitem luz produzida por outros fenômenos físicos ou fenômenos biológicos.

 A cor da luz emitida por uma fonte depende da temperatura? LUZ080303

Sim, quando a fonte luminosa for incandescente
O gráfico da figura nos mostra como a radiância da fonte varia em função da temperatura.

As 5 curvas estão numeradas em ordem crescente de temperatura, isto é, a curva número 1 corresponde à menor temperatura e a número 5 à maior temperatura.
As áreas limitadas pelas curvas e o eixo dos comprimentos de onda representam a radiância da fonte. Verificamos que um aumento de temperatura acarreta um aumento da radiância da fonte, vide a Lei Stefan-Boltzmann consulta CAL060316.
Verificamos que um aumento de temperatura acarreta uma diminuição do comprimento de onda do pico da curva provocando uma mudança da cor da luz emitida.

  • Temperatura 1 - a curva nos mostra que toda emissão ocorre na região do infra-vermelho, não há luz.
  • Temperatura 2 - uma pequena parcela da emissão ocorre na  faixa luminosa na região do vermelho, a luz emitida é predominantemente vermelha.
  • Temperatura 3 - a parcela luminosa da emissão aumenta e ocorre também na região do azul, a luz emitida vai perdendo a predominância vermelha e tornando-se esbranquiçada. 
  • Temperatura 4 - a parcela luminosa é aproximadamente a metade da energia total emitida e a luz já pode ser considerada branca.
  • Temperatura 5 - a parcela luminosa é maior que a metade da energia total emitida e a luz branca é com tonalidade ligeiramente azulada, há também uma pequena emissão de ultra-violeta.

O que são pirômetros óticos? LUZ080304

São dispositivos destinados a avaliar temperaturas elevadas, baseados em comparações com padrões de cores ou de brilho.

A temperatura das estrelas pode ser avaliada pela cor da luz emitida? LUZ080305

Sim.
As estrelas de temperaturas entre 3.800 oC e 25.000 oC são classificadas em 6 grupos representado pelas letras B, A, F, G, K e M em função da cor da luz emitida.
Tipo Temperatura em oC Cor Exemplo
B 25.000 branca azulada d Órion
A 15.000 branca Sírius > Vega
F 7.500 branca amarelada Carinae
G 5.700 amarela Sol
K 4.800 laranja Sagitário
M 3.800 vermelha a Órion

 

 Como funciona a lâmpada incandescente? LUZ080306

A lâmpada incandescente é constituída por um filamento de tungstênio colocado no interior de um bulbo com um gás inerte.
Quando o filamento é percorrido por uma corrente elétrica ele se aquece a uma temperatura da ordem de 2.500 oC emitindo uma radiação com a distribuição mostrada na figura.

A radiação emitida tem um pico na região do infra-vermelho. A luz emitida corresponde a uma parcela menor que a metade da energia total irradiada, sendo portanto uma fonte de baixo rendimento.
A parcela luminosa não contem todas as radiações luminosa, sendo um branco muito amarelado bem diferente da luz do Sol.

Como funciona a lâmpada fluorescente? LUZ080307

A lâmpada fluorescente é constituída por um tubo revestido internamente com material fosforescente, contendo gás neon ou uma mistura de neon e outro gás como o argônio, à baixa pressão, e contendo uma pequena quantidade de mercúrio líquido.
Estabelecida uma descarga elétrica o gás é ionizado e o mercúrio é vaporizado. A diferença de potencial elétrico promove uma corrente elétrica no interior da lâmpada. Os íons do gás e do mercúrio se chocam produzindo energia radiante na região visível e na região do ultra-violeta. As radiações emitidas incidem no material fosforescente que as absorvem e reemite na região visível produzindo uma iluminação de elevado rendimento.
A figura abaixo mostra a distribuição da luz emitida pelas lâmpadas fluorescentes.

Como funciona a lâmpada de sódio? LUZ080308

A lâmpada de sódio é constituída por um bulbo contendo vapor de sódio, à baixa pressão.
Estabelecida uma descarga elétrica a substância gasosa é ionizada.
Estabelecida uma diferença de potencial elétrico ocorre uma corrente elétrica no interior da lâmpada. Os íons do vapor se chocam produzindo energia radiante na região visível com predominância do amarelo.
A figura abaixo mostra a distribuição da luz emitida pelas lâmpadas de sódio.

As lâmpadas de sódio são muito usadas em iluminação pública devido ao seu elevado rendimento e eficiência luminosa.
As lâmpadas de sódio não são usadas em interiores, uma vez que modificam muito o aspecto dos objetos que são iluminados por ela.

Como funciona a lâmpada de mercúrio? LUZ080309

A lâmpada de mercúrio é constituída por um bulbo contendo vapor de mercúrio, à baixa pressão.
Estabelecida uma descarga elétrica a substância gasosa é ionizada. 
Estabelecida uma diferença de potencial elétrico ocorre uma corrente elétrica no interior da lâmpada. Os íons do vapor se chocam produzindo energia radiante na região visível e na região do ultra-violeta.
A luz emitida tem uma cor branca azulada.
A figura abaixo mostra a distribuição da luz emitida pelas lâmpadas de mercúrio.

As lâmpadas de mercúrio são muito usadas em iluminação pública.
As lâmpadas de mercúrio não devem ser usadas em interiores de ocupação continuada devido ao ultra-violeta emitido. O ultra-violeta produz na retina danos permanentes e cumulativos podendo levar à cegueira.

Qual é a lâmpada mais eficiente? LUZ080310

A lâmpada mais usada em iluminação pública é a de sódio, devido ao seu rendimento energético, ela só emite na região visível e também devido a sua eficiência luminosa que se aproxima da eficiência máxima teórica.
Reveja se necessário o conceito de eficiência luminosa nas consultas LUZ070212 e LUZ070213

O que é e como funciona a fonte de laser? LUZ080311

Os elétrons de um átomo excitado por aquecimento ou descarga elétrica saltam de órbita para um nível de maior energia. Quando estes elétrons "caem" para o nível energético inicial eles emitem uma onda eletromagnética sob a forma de partículas de energia denominadas de fótons. Este processo é espontâneo e aleatório. É assim que funcionam as fontes luminosas comuns emitindo luz em todas as direções, com diferentes freqüências e fases vibratórias.
Nas fontes LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation = luz amplificada por emissão de radiação estimulada) os átomos são estimulados a emitir ondas eletromagnéticas de mesma freqüência em concordância de fase e polarizadas.
Obtém-se assim um feixe de luz monocromática, colimada e muito intensa.
Recomendamos a consulta às páginas OND01 e OND04.

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