EFEITOS TÉRMICOS NA EMISSÃO DE LUZ: O IMPACTO DA CRIOGENIA NO DESEMPENHO DE DISPOSITIVOS LUMINOSOS

O objetivo desse trabalho é propor uma atividade experimental de baixo custo que explore os efeitos térmicos na emissão de luz em lâmpadas incandescentes e leds sob condições de resfriamento extremo usando nitrogênio líquido. Para isso, propomos um experimento baseado em medidas de corrente elétrica e luminosidade a partir da tensão aplicada por uma fonte de tensão quando esses dispositivos estão à temperatura ambiente e após submetidos à criogenia. A lâmpada incandescente é constituída basicamente por um filamento de tungstênio, que emite luz ao ser percorrido por uma corrente, enquanto o led é um dispositivo semicondutor formado por uma junção p-n que, quando diretamente polarizada, emite luz. Os resultados, estatisticamente diferentes, demonstraram que ao mergulhar a lâmpada incandescente acesa em nitrogênio líquido, ocorreu uma diminuição significativa na resistência elétrica do filamento, provocando um aumento na corrente elétrica em 12% e resultando em um brilho mais intenso devido à inexistência de perdas por efeito Joule, pois não há emissão de radiação térmica na região do infravermelho. O resfriamento dos leds não afetou sua corrente elétrica de forma significativa, pois as mesmas permaneceram estatisticamente iguais. Porém, em todos os leds ocorreu um fenômeno interessante relativo à alteração do comprimento de onda da luz emitida, resultando em uma mudança na tonalidade da cor devido ao aumento no gap de energia, que resulta no aumento da energia dos fótons emitidos, deslocamento da cor para o azul. Dessa forma, o experimento se mostrou eficiente ao objetivo proposto de verificar como o resfriamento extremo altera as características operacionais de dispositivos luminosos, podendo ser utilizado no ensino de Física para tornar o aprendizado mais envolvente.