^^Misura della costante di Planck tramite LED.

Principio di funzionamento del LED: ricombinazione di coppia elettrone-lacuna che produce un fotone

Quando un elettrone e una lacuna si incontrano, si ricombinano, e generano un fotone; l'energia elettrica della coppia viene trasformata nell'energia elettromagnetica del fotone.

L'idea per la misura della costante di Planck

Conservazione energia durante il processo di ricombinazione: Energia_fotone = Energia_elettrica, h*n=e*V, da cui: h= e*V/n .

La frequenza n=c/λ  viene espressa in funzione di velocita' e lunghezza d'onda.

Come determinare l'energia elettrica della ricombinazione?

La risposta semplice e' di ritenere la tensione di ricombinazione uguale alla "tensione di accensione del led", pero' nella letteratura ho trovato interpretazioni diverse:

• la tensione che fa accendere il LED appena appena
• la tensione di soglia nel modello lineare a pezzi

Led. Determinazione costante di Planck.xls

Laboratorio di Didattica della Fisica Moderna. Antigone Marino Dipartimento di Scienze Fisiche Università degli Studi di Napoli Federico II

Procedimento di misura

1. Misura la tensione di soglia per LED di diverso colore:
   1. acquisizione delle misure: variando la tensione di alimentazione del circuito misurerete I in funzione di V_diodo
   2. grafico I(V_diodo)
   3. fit per la parte lineare, I=aV+b. Se I=0 ricavate V_soglia.
2. Analisi dei dati
   1. grafico n(V_soglia), frequenza in funzione della tensione di soglia
   2. fit lineare per ricavare h.

Conclu

Estrapolando a un valore nullo della corrente il tratto di caratteristica lineare, si ottengono circa 1,8 V per il LED rosso e circa 1,95 V per il LED verde: ciò indica che i due diodi hanno effettivamente diversi valori di Egap, e quindi, proprio in base a questi valori diversi, emettono fotoni di energia diversa e, conseguentemente, di colore diverso.

I risultati nostri sono:

Conclusione:

L'esperienza e' significativa perche' da' un'importantissima valutazione dell'ordine di grandezza di h, ma al livello svolto non si puo' considerare una misura di precisione, anche perche' risiede sulla conoscenza di altre costanti fondamentali: velocita' luce e carica elementare.