Diodos emissores de luz e a constante de planck

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC

RELATÓRIO EXPERIMENTAL: CIRCUITOS ELÉTRICOS E FOTÔNICA
Experimento 3: Diodos emissores de luz e a constante de Planck

ALUNOS
GUILHERME TOLEDO
MONIQUE KELLEN FERREIRA MACHADO
RENATA MORETTI PAULINO

PROFESSOR
DR. THALES SOUSA

SANTO ANDRÉ,
22 DE MARÇO DE 2013
SUMÁRIO

OBJETIVO
Este experimento tem como principal objetivo estimar a constante dePlanck utilizando um conjunto de LEDs (Emissores de Luz) de diferentes cores.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
MATERIAIS
Para que o experimento fosse realizado, foram necessários os seguintes materiais:
Tabela 1: Materiais utilizados na realização do experimento
Tabela 1: Materiais utilizados na realização do experimento

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Primeiramente, com o auxílio da matriz decontatos (Protoboard), os resistores e LED’s foram conectados em um circuito conforme a figura 1, abaixo, tal que os terminais dos LED’s não ficassem muito próximos devido a necessidade de medir a tensão nos terminais de cada um dos LED’s posteriormente.

Figura 1: Circuito montado para conexão entre resistores e Led’s

Figura 1: Circuito montado para conexão entre resistores e Led’s



Nocircuito acima, temos:
ϵ = Fonte de Tensão Variável
A = Amperímetro (Multímetro de Bancada)
R = Resistores
V = Voltímetro (Multímetro Portátil)
= LED
= LED


Com o circuito montado, o grupo iniciou o preparo dos equipamentos para que os dados necessários fossem obtidos. Sendo assim, conectou-se o cabo 1 no terminal positivo (Vermelho) da saída de tensãovariável da fonte ϵ à entrada do amperímetro A (com indicação mA), que teve sua escala ajustada para 20 mA DC.
O cabo 2 foi conectado no terminal comum do amperímetro A (COM) aos resistores. O Cabo 3 foi conectado ao terminal negativo (Preto) da fonte de tensão ϵ ao catodo do LED 3. Os últimos cabos, 4 e 5, foram conectados, por meio dos terminais banana, às entradas correspondentes do Voltímetro V.Com os equipamentos montados conforme especificações do roteiro e o circuito pronto, o grupo pôde dar início ao experimento. Para isto, o potenciômetro corrente da saída de tensão foi ajustado para sua posição intermediária (nesta etapa o grupo verificou que a posição intermediária equivalia a 5 voltas completas do potenciômetro), e a tensão da fonte foi aumentada a fim de verificar afuncionalidade dos LED’s. Com os emissores de luz funcionando corretamente, o grupo reduziu a tensão da fonte até 4,6 V, valor para que a mínima corrente mensurável fosse obtida no amperímetro, sendo esta corrente no valor de 1µA. Após este procedimento, o grupo mediu as tensões (VL) nos terminais de cada um dos emissores de luz com o auxílio do multímetro portátil. Tendo todos os valores de Vl, a tensão dafonte foi variada novamente até o valor de 4,8V, valor necessário para que a corrente obtida no amperímetro fosse igual a 10µA, e tendo obtido tal valor os valores de tensão nos terminais dos emissores de luz foram refeitos, conforme o procedimento anterior. Os valores obtidos, para as duas correntes seguem na tabela 2, abaixo.

Tabela 2: Resultado obtido no decorrer da parte experimentalTabela 2: Resultado obtido no decorrer da parte experimental

Tabela 3: Comprimentos de onda para cada LED utilizado

Tabela 3: Comprimentos de onda para cada LED utilizado

Tendo realizado as medições, e sabendo os comprimentos de ondas conforme tabela 3, foi possível calcular a energia bandgap (Eg) associado a cada um dos LED’s por meio do auxílio da equação (1).
h = constante de Planckc = velocidade da luz
λ = comprimento de onda
h = constante de Planck
c = velocidade da luz
λ = comprimento de onda

EG= h . cλ
Equação 1: Energia do Bandgap
Equação 1: Energia do Bandgap

E sabendo que a energia bandgap pode ser escrita como a equação (2).
e = Carga Elementar
V0 = Tensão direta medida

e = Carga Elementar
V0 =...
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