Determinazione sperimentale della costante di planck

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In un laboratorio scolastico attraverso un apparato costruito in loco sono state effettuate misure tensio-amperometriche da cui è stata ricavata la costante di Planck

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  • 1. DETERMINAZIONE SPERIMENTALE DELLA COSTANTE DI PLANCK Light Emitting Diodes (LEDs)

2. INTRODUZIONE 3. La grandezza fondamentale nella Meccanica Quantistica Linterazione luce materia sinteticamente espressa dallequazione di Planck: E=h e la costante di proporzionalit ha il seguente valore: E stata introdotta per determinare la quantizzazione di grandezze fisiche come lenergia e la quantit di moto. 4. Emissione di luce nei Semiconduttori Uno dei metodi per misurare la costante di Planck quello di ricavare la curva caratteristica tensione-corrente per una serie di LED di diverso colore Il metodo utilizza lenergia emessa quando un fotone viene prodotto 5. Il Diodo LED Il diodo LED, come tutti i diodi, un dispositivo a semiconduttore che si comporta da lampadina illuminandosi quando viene collegato ad un generatore di tensione Lenergia irradiata si pu ricavare sperimentalmente dalla curva caratteristica del diodo Si pu osservare cos che ogni led un conduttore non ohmico, perch la relazione tensione-corrente non segue la legge di Ohm di proporzionalit diretta 6. PARTE SPERIMENTALE 7. Strumentazione Alimentatore Ponte diodi Sistema a led Tester per misure amperometriche e voltmetriche 8. Alimentatore Lalimentatore serve a far funzionare con l'energia elettrica di rete tutte quelle apparecchiature che non possono essere collegate direttamente alla presa a 220V. 9. Ponte diodi Il ponte diodi serve a trasformare un segnale a energia alternata in un segnale a energia continua 10. Alcuni tipi di LED 11. Sistema a LED 12. Tester per le misure amperometriche e voltmetriche 13. Circuito realizzato per ricavare il grafico corrente-tensione 14. RISULTATI SPERIMENTALI 15. MISURE VOLTAMPEROMETRICHE AMPERE 10^-3 VOLT ROSSO BLU GIALLO VERDE 1 3,10 4,14 3,09 3,13 2 4,52 5,35 4,15 4,23 3 5,73 6,35 5,31 5,32 4 6,93 7,90 7,18 6,56 5 8,10 8,65 7,75 7,64 6 9,55 9,69 8,80 8,88 7 10,97 10,97 9,86 9,84 8 12,18 11,84 10,9 11,1 9 13,35 12,91 11,9 12,05 10 15,01 13,84 13,45 13,04 16. CURVA CARATTERISTICA DEL LED ROSSO IF = 0,7673Vg - 1,3632 R = 0,999 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 MILLIAMPERE VOLT linea di tendenza del tratto lineare della curva del led rosso led rosso Linear (led rosso) Tratto lineare della curva sperimentale 17. CURVA CARATTERISTICA DEL LED BLU IF = 0,9387Vg - 3,1616 R = 0,9957 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 MILLIAMPERE VOLT linea di tendenza del tratto lineare della curva del led blu led blu Linear (led blu) Tratto lineare della curva sperimentale 18. CURVA CARATTERISTICA DEL LED GIALLO IF = 0,8893Vg - 1,8268 R = 0,9945 0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 12 14 16 MILLIAPERE VOLT linea di tendenza del tratto lineare della curva del led giallo led giallo Linear (led giallo) Tratto lineare della curva sperimentale 19. CURVA CARATTERISTICA DEL LED VERDE IF = 0,90Vg - 1,85 R = 1,00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 MILLIAMPERE VOLT linea di tendenza del tratto lineare della curva del led verde led verde Linear (led verde) Tratto lineare della curva sperimentale 20. DISCUSSIONE 21. Determinazione della costante di Planck 22. Valori sperimentali della costante di Planck LED R serie () Vg(V) (nm) h(Js) ROSSO 1,3032 1,77 665 6.278x10(-34) GIALLO 1,124 2,054 600 6.581x10(-34) VERDE 1,111 2,055 565 6.200x10(-34) BLU 1,065 2,862 460 7,02x10(-34) 23. Errore %, valore medio LED h(Jxs) Errore % Valore medio di h Errore % ROSSO 6.278x10(-34) 5,25 6,519X10(-34) 1,61 GIALLO 6.581x10(-34) 0,68 VERDE 6.200x10(-34) 6,43 BLU 7,02x10(-34) 5,95 Errore in percentuale= (Valoreteorico Valoresperimentale/Valoreteorico )x100 Valoremedio =valori sperimentali /4 24. CONCLUSIONI 25. E stato determinato il valore della costante di Planck mediante misure voltamperometriche; Il valore medio ottenuto nel limite dellerrore sperimentale e in buon accordo con il valore di letteratura, considerando lapparato sperimentale a disposizione; Lemissione luminosa dei LED inizia a partire da un valore di Potenziale (Vsoglia) che corrisponde alla tensione per la quale gli elettroni si ricombinano con le lacune della banda di valenza. Sperimentalmente per determinare il valore di questo potenziale si procede con una estrapolazione della parte lineare della curva intensit di corrente-tensione fino a quando non incontra lasse delle x. Il valore dato dallintersezione rappresenta il valore di tensione che moltiplicato per la carica dellelettrone ci fornisce lenergia dei fotoni emessi 26. BIBLIOGRAFIA http://www.itiseuganeo.it/sperimentando/2011/S2011do.htm http://www.castfvg.it/articoli/fisica/costante_planck.pdf https://www.lngs.infn.it/calendario/img_cal_2007/contents/SETTEMBRE.pdf http://www.fisica.uniud.it/URDF/secif/mec_q/esp/plank_4.htm http://www.fmboschetto.it/lavori_studenti/lavori_fisica_studenti/misura_costant e_di_Planck.pdf http://www.iapht.unito.it/stagefisica/2012/Tavolo4_2012.pdf http://www.dfm.uninsubria.it/pls/Documentazione.pdf http://www.angeloangeletti.it/MATERIALI_LICEO/MQ08_09.pdf http://www.radio.walkingitaly.com/radio/radiosito/tutorial/diodi/d_led/d_led.ht m#blu_ultravioletto 27. LICEO ARTISTICO DI SAN GIOVANNI IN FIORE (CS) CLASSE IV ANNO SCOLASTICO 2013/14 DOCENTE ANDREA CHECCHETTI ASSISTENTE DI LABORATORIO GIOVANNI ORLANDO

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