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¿Qué gas contiene un tubo fluorescente? ¿Cómo produce luz?
Un tubo fluorescente contiene un gas a baja presión y, cuando funciona, ese
gas se convierte en plasma.
¿Qué gas contiene?
Tradicionalmente, un tubo fluorescente contiene principalmente:
• Argón (Ar), un gas noble,
como gas de descarga.
• Una pequeñísima cantidad de vapor
de mercurio (Hg).
En algunos diseños se emplean otros gases nobles o mezclas, pero
argón + vapor de mercurio es la combinación clásica.
¿Qué ocurre cuando lo enciendes?
El proceso es bastante interesante:
1. El tubo está casi vacío de
aire.
En su interior hay gas a muy baja presión, principalmente argón, y una
pequeña cantidad de mercurio.
2. Se aplica un voltaje entre los
electrodos.
Los electrones empiezan a moverse a través del gas.
Esos choques pueden arrancar electrones de los átomos de argón y, sobre todo,
excitar los átomos de mercurio.
4. Se forma un plasma.
Al haber electrones libres y iones positivos coexistiendo con átomos neutros,
el gas deja de comportarse como un gas ordinario: se convierte en un plasma,
es decir, un gas ionizado.
5. El mercurio emite principalmente
radiación ultravioleta.
Las colisiones excitan los átomos de mercurio, que al volver a estados de
menor energía emiten mucha radiación ultravioleta, especialmente alrededor de
254 nm (*).
6. El fósforo del interior convierte
el UV en luz visible.
La pared interior del tubo está recubierta de materiales llamados fósforos
(materiales luminiscentes). Estos absorben la radiación ultravioleta y la
transforman en luz visible.
Por eso, curiosamente, la luz que vemos no procede directamente de la descarga
de mercurio. Gran parte de ella es producida por el recubrimiento
fluorescente.
¿Por qué se llama «fluorescente»?
Precisamente porque el material de la pared fluoresce: absorbe radiación
ultravioleta y emite luz visible.
La secuencia completa puede visualizarse así:
Electricidad → electrones → plasma → excitación del mercurio → ultravioleta
→ fósforo → luz visible
Y hay una distinción importante: el plasma no es una llama ni simplemente un
gas muy caliente. En un tubo fluorescente es un plasma de descarga eléctrica a
baja presión, relativamente frío en términos de temperatura del gas, aunque
sus electrones pueden tener energías considerablemente mayores.
Resumiendo
En un tubo fluorescente se puede producir luz sin que el plasma se vea
directamente. En el tubo fluorescente el plasma produce la radiación, pero no
es esa radiación la que vemos como luz visible.
El proceso ocurre en varias etapas:
1. Dentro del tubo hay un gas a baja
presión, principalmente vapor de mercurio y un gas noble.
Cuando se aplica una diferencia de potencial, los electrones comienzan a
moverse por el gas y chocan con sus átomos.
2. Esos choques producen un plasma:
una mezcla de electrones libres, iones y átomos excitados.
3. Los átomos de mercurio excitados
emiten sobre todo radiación ultravioleta (UV), especialmente alrededor de
254 nm (*). Esa radiación es invisible para nuestros ojos.
4. Aquí está el punto
fundamental:
la pared interior del tubo está recubierta de sustancias fosforescentes
(fósforos). Cuando la radiación UV golpea ese recubrimiento, este absorbe la
energía y la reemite como luz visible.
Así que podemos representarlo de manera muy sencilla:
electricidad → plasma → UV → recubrimiento fluorescente → luz visible
¿Y por qué no vemos el plasma?
Porque la mayor parte de la radiación que produce el plasma no es visible, y
además el recubrimiento del tubo está diseñado precisamente para transformar
esa energía invisible en luz visible.
Hay, sin embargo, un detalle interesante: el plasma puede emitir algo de luz
visible. Si observáramos la descarga en determinadas condiciones, podríamos
ver un tenue resplandor. Pero la luz intensa que normalmente asociamos con un
tubo fluorescente procede principalmente de la fluorescencia del
recubrimiento, no de observar directamente el plasma.
Es parecido a una cadena de transformación:
El plasma es la fuente de energía; el recubrimiento es el traductor que
convierte esa energía en luz que nuestros ojos pueden detectar.
No necesitamos ver directamente el plasma para saber que está allí. Puede
producir radiación invisible que, después de interactuar con otro material,
termina convirtiéndose en luz visible.
(*) NOTA SOBRE EL ESPECTRO VISIBLE HUMANO
El espectro visible humano comprende las longitudes de onda que el ojo humano puede detectar, y va aproximadamente desde los 380 a los 750 nanómetros (nm).
• ~380–450 nm: violeta
• ~450–495 nm: azul
• ~495–570 nm: verde
• ~570–590 nm: amarillo
• ~590–620 nm: naranja
• ~620–700 nm: rojo
Cada rango de longitudes de onda corresponde a un color diferente que nuestro cerebro procesa:
Límites del espectro
• Límite inferior: Por debajo de los 380 nm se encuentra la luz ultravioleta (UV), que ya no es visible para nosotros pero sí para algunos insectos y aves.
• Límite superior: Por encima de los 750 nm se sitúa la radiación infrarroja (IR), que percibimos principalmente como calor.
Por tanto, podemos decir que el espectro visible humano es aproximadamente:
380–750 nm
Pero, es importante entender que no existe un límite idéntico para todas las personas. La sensibilidad del ojo disminuye gradualmente hacia ambos extremos, por lo que 380 nm no es una frontera absolutamente rígida.
Compendio elaborado por Isaias Medina con información y datos extraídos (y verificados) de varias fuentes en la red, exploradas con la asistencia de IA
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