Anda Dapat Mengukur Konstanta Kuantum Fundamental Ini Menggunakan LED


(Seringkali, fisikawan suka menjadi keren. Sering kali, kita menggunakan huruf Yunani (bukan v) untuk frekuensinya. Hanya saja terlihat lebih canggih untuk menuliskannya seperti itu.)

Dengan hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi ini, kita mendapatkan persamaan energi yang dimodifikasi ini:

Ilustrasi: Rhett Allain

Ternyata lebih mudah untuk memikirkan interaksi antara cahaya dan materi dalam hal panjang gelombang daripada frekuensi.

Oke, semua itu hanya setup metode eksperimen untuk menentukan nilai konstanta Planck. Ide dasarnya di sini adalah menggunakan warna dari LED yang menyala untuk mendemonstrasikan hubungan energi-panjang gelombang ini. Jika saya dapat menemukan jumlah energi yang diperlukan untuk menghasilkan cahaya, serta panjang gelombang (dengan kata lain, warna) dari cahaya yang dihasilkan, saya dapat menentukan H.

Ada beberapa trik kecil yang terlibat — jadi mari kita mulai.

Energi dan LED

LED ada di mana-mana. Senter di ponsel cerdas Anda dan bola lampu baru yang Anda miliki di rumah adalah LED. Lampu merah di bagian depan televisi Anda—ini adalah LED. Bahkan remote Anda menggunakan LED (walaupun itu inframerah). LED datang dalam berbagai warna. Anda dapat dengan mudah menemukan warna merah, kuning, hijau, biru, ungu, dan banyak lagi.

LED adalah perangkat semikonduktor dengan celah energi, sering disebut celah pita. Ketika LED terhubung ke sirkuit, itu memulai aliran elektron. Kesenjangan energi sama seperti transisi energi dalam atom hidrogen. Elektron bisa ada di kedua sisi celah pita, tetapi tidak di tengahnya. Jika sebuah elektron memiliki energi yang tepat, ia dapat melompati celah pita. Dan karena elektron kehilangan energi dalam melakukan lompatan, ia menghasilkan cahaya. Panjang gelombang, atau warna, cahaya ini tergantung pada ukuran celah pita itu.

Jika Anda menghubungkan LED ke baterai D tunggal dengan tegangan 1,5 volt, tidak ada yang terjadi. Anda perlu menaikkan tegangan ke nilai tertentu agar LED menyala—ini disebut forward. LED merah biasanya membutuhkan sekitar 1,8 volt dan biru membutuhkan sekitar 3,2 volt.

Mari kita benar-benar mengukur nilai ini. Ini adalah pengaturan eksperimental saya. Saya memiliki catu daya variabel yang terhubung ke LED. Saya perlahan-lahan dapat meningkatkan tegangan dan mengukur arus listrik. Saat arus mulai meningkat, saat itulah Anda akan dapat melihat cahaya tampak.

Diposting oleh : joker123