CONSTANTE DE OLANK

PRÁCTICA 1:

“CÁLCULO EXPERIMENTAL DE LA CONSTANTE DE PLANCK”

OBJETIVO

Encontrar de manera experimental el valor aproximado de la constante de Planck utilizando diodos emisores de luz.

Introducción teórica

Existen dos mecanismos básicos de generar luz visible: incandescencia y luminiscencia. La incandescencia es una amplia banda de radiación emitida por la materia como consecuencia del movimiento térmico de los átomos que la constituyen. Por otro lado la luminiscencia es una banda angosta de radiación emitida por la materia como resultado de un cambio en los estados de energía (generalmente de los electrones) cuando la muestra es excitada por una fuente externa de energía que no varía significativamente la temperatura de la muestra. Este último caso como en los semiconductores es el del diodo emisor de luz (led).

Un diodo emisor de luz (LED) es un dispositivo que convierte energía eléctrica en lumínica: al aplicarle un voltaje superior a cierto valor, los electrones de conducción se excitan, pero, al intentar regresar al estado de equilibrio, ceden esta energía en forma de fotones.

Al ser los LED’s dispositivos semiconductores, presentan una resistencia casi infinita mientras no se sobrepase el voltaje de disparo. Al sobrepasar este voltaje, la resistencia se vuelve prácticamente 0. La relación entre la corriente que circula a través de un LED y la diferencia de potencial entre sus terminales está dada por:

donde qe es la carga del electrón (en valor absoluto), KB es la constante de Boltzmann, T es la temperatura (ambiente), A una constante de proporcionalidad que depende de la temperatura, y E es la energía de excitación requerida es el llamado “factor de idealidad” vale aproximadamente 1.62 para los LEDs típicos.

CUESTIONARIO

¿Qué es un fotón?

¿Cómo se relaciona, según Planck y Einstein, la frecuencia de un fotón con la energía transportada por él?

¿Cuál es la energía proporcionada a una carga q sometida a una diferencia de potencial V?

Presente en la tabla el intervalo de longitudes de onda a su color correspondiente desde el infrarrojo hasta el ultravioleta.

Color Longitud de onda

Infrarrojo

Rojo

Naranja

Amarillo

Verde

Azul

Violeta

Ultra violeta

5. ¿Cuál es el valor de la constante de Planck?

6. ¿Cuál es la relación entre la longitud de onda y la frecuencia de una onda electromagnética?

MATERIAL

Diodos emisores de luz de los siguientes colores: Infrarrojo, rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, violeta, ultravioleta.

Una tarjeta de pruebas (protoboard)

Una resistencia de 470Ω a 1W

Una fuente variable (que será proporcionada por el laboratorio de física)

Dos multímetros (que serán proporcionados por el laboratorio de física)

DESARROLLO

1. Arme el siguiente circuito (Note que intercambiara el LED):

3. Mida el voltaje y la corriente de encendido de cada LED,

Cambie el valor de la fuente. Comience desde 0 V.

Aumente gradualmente la diferencia de potencial otorgada por la fuente.

Reporte en la Tabla I el voltaje de encendido de cada LED.

4. Repita el paso 3 para cada LED.

5.

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