Episódio histórico do ultravioleta, uma proposta de experimento para ensino de Física

## Episódio histórico do ultravioleta, uma proposta de experimento para ensino de Física

## Cleovan José Costa da Silva 1 , Bernardo Correa Massaud 2 , Giselle Faur 3 , Maria da Conceição Barbosa Lima 4

- 1 Universidade do Estado do Rio de Janeiro, cleovan.uerj@gmail.com
- 2 Universidade do Estado do Rio de Janeiro, bmassaud@gmail.com
- 3 Instituto de Física-UERJ e PPCTE-CEFET/RJ, gisellefaur@gmail.com
- 4 Instituto de Física-UERJ e IOC/FIOCRUZ, mcablima@uol.com.br

## Resumo

Este trabalho busca trazer elementos para integrar uma abordagem Histórica da Ciência ao ambiente escolar, a partir de um Episódio Histórico, destacando a importância de uma compreensão adequada da natureza da ciência (NdC) na formação inicial de professores de Física. Pesquisas realizadas nas últimas décadas mostram que muitos docentes adotam uma visão indutivista da ciência, acreditando que teorias podem ser derivadas diretamente de observações e experimentos. Esses problemas decorrem, em parte, da formação inicial e continuada de professores, que raramente aborda com profundidade aspectos da História da Ciência e da NdC. Além disso, os livros didáticos reforçam visões equivocadas, apresentando uma história simplificada e distorcida da ciência. Para problematizar essas distorções, o presente estudo sugere o uso de episódios históricos como ferramenta pedagógica, o que permite uma visão mais rica e diversificada da ciência. Foi replicado o experimento de Johann Wilhelm Ritter, que identificou a existência de luz ultravioleta (UV) a partir de estudos com cloreto de prata. A partir desse experimento, este trabalho propõe uma versão adaptada com materiais de baixo custo para ensinar sobre o espectro eletromagnético. O experimento foi montado utilizando itens simples, como papelão e um prisma de acrílico, e demonstrou a presença de luz UV, evidenciada pela coloração de um cartão sensível à radiação. Espera-se que o episódio histórico aqui apresentado possibilite discussões futuras e propostas para a Educação Básica.

Palavras-chave : Episódio Histórico, Formação inicial de professores, Ensino de física

## Introdução

Esse trabalho traz uma abordagem baseada na perspectiva da História da Ciência para a sala de aula. Segundo Silva e Moura (2008), a necessidade de que os professores tenham uma compreensão adequada sobre a ciência é resultado de pesquisas realizadas nas últimas décadas. Esses estudos avaliam a percepção que os docentes, tanto os já em exercício quanto os em fase final de formação, têm sobre a ciência, e como essas percepções influenciam suas práticas pedagógicas, de forma explícita ou implícita.

Pesquisas revelam que muitos professores frequentemente adotam uma visão indutivista da ciência, acreditando que teorias podem ser obtidas diretamente a partir de observações e experimentos, ou que é possível comprová-las por completo, apesar de tais abordagens serem consideradas filosoficamente incorretas (GIL-PEREZ et al, 2001). Parte desse problema é atribuído à formação inicial e continuada dos professores, que não trata com a profundidade necessária temas relacionados à História da Ciência e à Natureza da Ciência (NdC). Além disso, os livros didáticos também contribuem para essa distorção, pois frequentemente

apresentam uma história da ciência simplificada e distorcida, reforçando visões equivocadas sobre a NdC.

Uma das formas de se trabalhar a NdC presente na literatura é a partir dos chamados Episódios Históricos científicos. Para Forato, Bagdonas e Testoni (2017) a historiografia da ciência é uma atividade dinâmica, situada no tempo e contexto, que sustenta diferentes interpretações. Ao tratar da natureza do conhecimento científico (NdC), compreendemos que cada narrativa histórica pode destacar diferentes facetas de um mesmo período, evidenciando aspectos variados da ciência. Dessa forma, apresentar um conjunto de características da NdC não implica, necessariamente, uma defesa de uma visão fixa ou essencialista da ciência. Pelo contrário, as abordagens historiográficas mais atuais demonstram que tanto fatores epistêmicos quanto não epistêmicos influenciam a construção de conceitos e teorias científicas. Esses elementos podem variar conforme o contexto histórico e cultural, assim como de uma disciplina científica para outra. Cada episódio histórico e cada abordagem adotada podem destacar um conjunto específico de aspectos da NdC, mostrando que o desenvolvimento do conhecimento científico é influenciado por múltiplos fatores, desde questões filosóficas e experimentais até influências sociais, políticas e culturais. Isso reforça a ideia de que o entendimento da ciência é plural e mutável, sendo moldado tanto pelos conceitos científicos em si quanto pelas circunstâncias em que esses conceitos são desenvolvidos e discutidos. Portanto, explorar essas variações permite uma compreensão mais rica e diversa do processo científico e sua história.

- O desenvolvimento da pesquisa aconteceu em uma disciplina eletiva da licenciatura e o Episódio Histórico aqui apresentado é resultado do trabalho final da disciplina. Passemos então à apresentação do referencial estudado.

## O Episódio Histórico

O experimento surgiu com uma visita à história do Johann Wilhelm Ritter, um físico alemão nascido em 1776 que realizou pesquisas sobre o efeito das luzes dispersas por prismas sobre o cloreto de prata, uma substância química que escurece quando exposta à luz. Ritter já sabia que o escurecimento acontecia de forma mais intensa quando o sal era exposto a feixes de luz próximos à extremidade azul do espectro. Em um de seus experimentos, ele observou que o sal continuava a escurecer rapidamente mesmo quando colocado além da faixa violeta, em uma região aparentemente sem luz visível. A partir disso, Ritter deduziu que naquela região havia uma forma de luz invisível que, apesar de não ser perceptível ao olho humano, gerava efeitos físicos mensuráveis. Essa luz recebeu o nome de raios químicos e posteriormente o nome de ultravioleta (UV) (BERG, 2008).

Diversos acontecimentos ao longo da história reforçaram a relação entre os conhecimentos científicos e o cotidiano das pessoas. Okuno e Vilela (2005) destacam alguns desses momentos: em 1900, descobriu-se que ondas de luz abaixo de 300 nm têm propriedades bactericidas; em 1926, o livro "Sunlight and Health" de C. W. Saleeby relatava os benefícios da luz solar para o tratamento de algumas doenças, influenciando uma geração a se expor ao sol pela manhã. Na década de 1940, H. F. Blum investigou a ligação entre câncer de pele e a radiação ultravioleta, publicando, em 1959, o livro "Carcinogenesis by Ultraviolet". Em 1974, M. L. Kripke mostrou a relação entre a pré-irradiação com UV e o desenvolvimento de tumores em ratos. No 7º Congresso Internacional de Fotobiologia, em 1976, já se

discutia os danos à saúde causados pela exposição mínima ao sol. A partir desse contexto, esse trabalho propõe replicar o experimento com materiais de baixo custo para o ensino do tema de eletromagnetismo, mais especificamente do espectro eletromagnético da luz.

## A montagem do experimento

A proposta da pesquisa surgiu em uma disciplina eletiva da licenciatura em Física de uma universidade pública do estado do Rio de Janeiro. A disciplina trabalha temas da Física Moderna e Contemporânea e suas possibilidades didáticas em sala de aula, caracterizando uma abordagem histórica na formação inicial de professor de Física. A proposta da disciplina envolveu o estudo de um episódio histórico escolhido pelos alunos e a montagem de um experimento histórico. Segundo Jardim e Guerra (2017):

O levantamento e análise do que foi destacado até aqui indica que o trabalho pautado nos experimentos históricos, voltados ao ensino, se baseia em sua maioria no método da replicação, seja com material original (como o grupo de Oldenburg) ou materiais modernos e adaptados. (p. 253).

Nossa proposta utilizou materiais de baixo custo e adaptados. O experimento foi montado a partir dos materiais a seguir: uma caixa de papelão (20cm,22cm,17cm), uma folha A4 branca, fita adesiva transparente, pedaços de papelão, um prisma de acrílico com 10 cm de comprimento, e um cartão sensível à luz ultravioleta (UV Tester Card).

Apresentamos agora o passo a passo da montagem. Um dos lados da caixa foi fechado com fita adesiva e pedaços de papelão para vedar a passagem de luz externa e foram feitos dois cortes verticais na aresta superior da caixa localizada do lado oposto ao lado que se manteve aberto. Nesses cortes verticais foi feita uma dobradura na direção interna da caixa e feito um corte para retirada de uma passagem central de 8 cm, para possibilitar o caminho dos feixes de luz, ficando assim duas abas, uma de cada lado de 1cm cada, servindo de apoio para o prisma de acrílico, assim como mostra a figura 01 e 02.

À frente do prisma, foi adicionado outro pedaço de papelão, preso com fita adesiva, para diminuir o espalhamento do vermelho e a altura foi ajustada empiricamente a partir do melhor resultado conforme o ângulo de incidência do sol (usamos o horário de final da manhã e início da tarde no Rio de Janeiro, com ângulo de incidência), como mostra a figura 03 e 04.

Com a caixa montada, foi posicionada a folha A4 dentro da caixa para melhor contraste das cores visíveis, e, ao encontrar a melhor posição para que o feixe tivesse um bom espectro dentro da folha, adicionamos o cartão UV (figura 05) posicionado logo abaixo da cor violeta. Após 10s, conforme manual no verso do cartão, ele foi escurecendo nos possibilitando perceber a presença de luz não visível constituinte da luz solar, como é possível perceber na figura 06.

Figura 01: Vista frontal da caixa com prisma fixado com fita.

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Figura 02: Vista de trás mostrando o espalhamento da luz em uma folha branca dentro da caixa

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Figura 03: Vista da parte aberta última adaptação feita na caixa para reduzir o efeito fantasma na parte superior do vermelho.

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Figura 04: Vista da parte frontal da caixa, última adaptação feita na caixa para reduzir o efeito fantasma na parte superior do vermelho.

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Figura 05: Cartão sensível a UV, verso (esquerda) e Frente (direita).

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Figura 06: Cartão sensível a UV posicionado abaixo da luz violeta visível momento após aguardar 10s de incidência solar.

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## Considerações Finais

Pretende-se com este trabalho mostrar um episódio histórico sobre o descobrimento da radiação UV. Entendemos que a atividade pode trazer luz para uma ressignificação do estudo do espectro eletromagnético de um modo geral e desta radiação em particular, assuntos estes tratados por vezes de maneira rápida e sem contextualização histórica no ensino básico. Esse trabalho é resultado de uma pesquisa de uma disciplina da formação inicial de Física e tem potencial de aplicação didática em sala de aula. Ficando para trabalhos futuros o desenvolvimento de uma sequência didática com aplicação deste experimento de baixo custo e analisar seus resultados e possíveis adaptações para sua avaliação e apontamento de possíveis materiais de apoio para os professores.

## Referências

BERG, H. Johann Wilhelm Ritter-the founder of scientific Electrochemistry. Review of Polarography, v. 54, n. 2, p. 99-103, 2008. Disponível em: &lt;https://www.jstage.jst.go.jp/article/revpolarography/54/2/54\_2\_99/\_article/-char/ja/&gt;.

Acesso em: 08/09/2024.

GIL-PERÉZ, D. et al. Para uma imagem não deformada do trabalho científico. Ciência &amp; Educação, v. 7, n. 2, p. 125-153, 2001.

JARDIM, W. T., &amp; Guerra, A. (2017). EXPERIMENTOS HISTÓRICOS E O ENSINO DE FÍSICA: AGREGANDO REFLEXÕES A PARTIR DA REVISÃO BIBLIOGRÁFICA DA ÁREA E DA HISTÓRIA CULTURAL DA CIÊNCIA. Investigações Em Ensino De Ciências , 22 (3), 244-263. https://doi.org/10.22600/1518-8795.ienci2017v22n3p244

OKUNO, E.; VILELA, M. A. C. Radiação ultravioleta: características e efeitos. São Paulo: Livraria da Física, 2005.

SILVA, C. C.; MOURA, B. A.. A natureza da ciência por meio do estudo de episódios históricos: o caso da popularização da óptica newtoniana. Revista Brasileira de Ensino de Física, v. 30, n. 1, p. 1602.1-1602.10, 2008.

FORATO, T. C. M.; Bagdonas, A.; Testoni, L. A. Episódios históricos e natureza das ciências na formação de professores. Enseñanza de las ciencias, Núm. Extra (2017), p. 3511-3516. &lt;https://ddd.uab.cat/record/183875&gt; [Consulta: 8 setembre 2024].