Absorção e emissão de luz: Elétrons

Certos materiais emitem luz ao receber energia de uma fonte externa, como um ferro incandescente, uma brasa em chamas ou fogos de artifício, por exemplo.

Contudo, a ideia de absorção e emissão de energia dos átomos ficou mais visível quando Bohr propôs o modelo atômico com níveis específicos de energia. Quando os elétrons recebem energia de um agente externo, como a luz, o campo elétrico, o campo magnético ou um impacto, realizará saltos quânticos nos orbitais eletrônicos de seu átomo.

O elétron que orbita o átomo, ao perceber a presença do campo elétrico, recebe um potencial elétrico que realiza um salto para camada mais elevada que seu nível de energia.

O campo elétrico provoca um acréscimo no estado de energia do elétron, que o faz subir para uma camada mais energética. Lembrando que cada nível de energia (n)permite apenas um estado de energia, ou seja, todo elétron que está no nível 1 (n=1)  pode ter apenas X elétron-volts de energia; para o nível 2 (n=2), apenas X+Y elétron-volts de energia; para o nível 3(n=3), X+Y+Z elétron-volts de energia, e assim sucessivamente. Perceba que, quando o elétron absorve o fóton, ele ganha, um valor hipotético, 10 elétron-volts de energia, então, o elétron que está no nível 3 de energia passará a ter X+Y+Z+10 elétron-volts de energia. O problema disso: é que só podem residir no nível 3 o elétron que possua X+Y+Z elétron-volts de energia, sendo então, esse elétron expulso do nível 3 passando para o nível 4, que permite a entrada de elétrons que possuam apenas X+Y+Z+10 elétron-volt de energia.

No entanto, o nível 4 para este elétron hipotético não é seu lugar de origem, pois, o acréscimo dos 10 elétron-volts do fóton terá de ser liberado até que o elétron volte ao nível 3, que é seu estado fundamental.

A natureza busca sempre o equilíbrio, por isso, precisa liberar essa quantidade de energia em excesso que foi absorvida pelo elétron. Há diversas maneiras disso acontecer, uma delas, é a liberação de energia através de fótons (luz).

É assim que o ferro fica incandescente e a brasa e os fogos de artifício emitem luz. Esse é processo que acontece também nas lâmpadas de tungstênio, L.E.D. e fluorescente. A maneira como eles recebem essa energia pode ser diferente, como as lâmpadas de tungstênio e L.E.D. com a corrente elétrica ou as lâmpadas fluorescentes com o campo elétrico, porém, o processo de liberação de energia de ambas é através da emissão de luz.

O interessante disso é que cada átomo tem uma quantidade de elétrons em níveis de energia diferente, o que altera a quantidade de energia que é absorvida e liberada, com isso, cada átomo emite uma cor de luz. A usabilidade disso é a determinação do material pelo espectro eletromagnético que esse material emite, foi assim que descobrimos a temperatura e do que é feito as estrelas.  

Texto por: Prof. Cadu Lanzi