Como funcionam as luzes de néon (uma explicação simples)

Luzes de neon são coloridos, brilhantes e confiáveis, para que você os veja usados ​​em letreiros, displays e até faixas de aterrissagem de aeroportos. Você já se perguntou como eles funcionam e como diferentes cores de luz são produzidas?

Takeaways principais: Luzes de néon

Você pode fazer uma sinal de néon falso você mesmo, mas as luzes de néon reais consistem em um tubo de vidro preenchido com uma pequena quantidade (baixa pressão) de néon gás. O néon é usado porque é um dos gases nobres. Uma característica desses elementos é que cada átomo possui uma camada de elétrons preenchida, de modo que os átomos não reagem com outros átomos e é necessária muita energia para remover um átomo.

Existe um eletrodo em cada extremidade do tubo. Uma luz de neon realmente funciona usando CA (corrente alternada) ou CC (corrente direta), mas se for usada corrente CC, o brilho será visto apenas em torno de um eletrodo. A corrente CA é usada para a maioria das luzes de neon que você vê.

Quando uma voltagem elétrica é aplicada aos terminais (cerca de 15.000 volts), energia suficiente é fornecida para remover um elétron externo dos átomos de néon. Se não houver tensão suficiente, não haverá tensão suficiente. energia cinética para que os elétrons escapem de seus átomos e nada acontecerá. Os átomos de néon com carga positiva (cátions) são atraídos para o terminal negativo, enquanto os elétrons livres são atraídos para o terminal positivo. Essas partículas carregadas, chamadas plasma, complete o circuito elétrico da lâmpada.

Então, de onde vem a luz? Átomos no tubo estão se movendo, batendo um no outro. Eles transferem energia um para o outro, além de muito calor ser produzido. Enquanto alguns elétrons escapam de seus átomos, outros ganham energia suficiente para se tornar "animado". Isso significa que eles têm um estado de energia mais alto. Estar excitado é como subir uma escada, onde um elétron pode estar em um degrau específico da escada, e não apenas em qualquer parte do seu comprimento. O elétron pode retornar à sua energia original (estado fundamental) liberando essa energia como um fóton (luz). A cor da luz produzida depende da distância da energia excitada da energia original. Como a distância entre os degraus de uma escada, este é um intervalo definido. Assim, cada elétron excitado de um átomo libera um comprimento de onda característico do fóton. Em outras palavras, cada gás nobre excitado libera uma cor característica da luz. Para neon, essa é uma luz laranja-avermelhada.

Você vê muitas cores diferentes de sinais, então pode se perguntar como isso funciona. Existem duas maneiras principais de produzir outras cores de luz além do vermelho alaranjado do neon. Uma maneira é usar outro gás ou uma mistura de gases para produzir cores. Como mencionado anteriormente, cada gás nobre libera uma cor característica da luz. Por exemplo, o hélio brilha em rosa, o cripton é verde e argônio é azul. Se os gases forem misturados, cores intermediárias poderão ser produzidas.

A outra maneira de produzir cores é revestir o vidro com um fósforo ou outro produto químico que brilhará uma determinada cor quando for energizado. Devido à variedade de revestimentos disponíveis, a maioria das luzes modernas não usa mais neon, mas são lâmpadas fluorescentes que dependem de uma descarga de mercúrio / argônio e um revestimento de fósforo. Se você vê uma luz clara brilhando em uma cor, é uma luz de gás nobre.

Outra maneira de mudar a cor da luz, embora não seja usada em luminárias, é controlar a energia fornecida à luz. Enquanto você normalmente vê uma cor por elemento em uma luz, existem realmente diferentes níveis de energia disponíveis para elétrons excitados, que correspondem a um espectro de luz que esse elemento pode produzir.

• Geissler é considerado o pai das lâmpadas fluorescentes. Seu "Tubo Geissler" era um tubo de vidro com eletrodos em cada extremidade contendo um gás à pressão parcial do vácuo. Ele experimentou fazer arco com corrente através de vários gases para produzir luz. O tubo era a base da luz de neon, luz de vapor de mercúrio, luz fluorescente, lâmpada de sódio e lâmpada de iodetos metálicos.

• Ramsay e Travers fabricaram uma lâmpada de neon, mas o neon era extremamente raro, portanto a invenção não foi rentável.

• Moore instalou comercialmente o "Moore Tube", que executava um arco elétrico através do nitrogênio e dióxido de carbono para produzir luz.

• Embora Claude não tenha inventado a lâmpada de neon, ele desenvolveu um método para isolar o néon do ar, tornando a luz acessível. A luz de neon foi demonstrada por Georges Claude em dezembro de 1910 no Salão Automóvel de Paris. Claude trabalhou inicialmente com o design de Moore, mas desenvolveu um design de lâmpada confiável e encurralou o mercado para as luzes até a década de 1930.