Relatório LED - Física Experimental

TÍTULO

Nome: Gabriel Monteiro Lofiego

Data: 29/04/21

INTRODUÇÃO

Como vimos em aula, pelo site do simulador e no roteiro da nossa prática (todos nas referências bibliográficas), a constante de Planck (h) é uma constante física que foi introduzida pelo físico alemão chamado Max Planck em 1900. O significado da constante de Planck é que os “quanta” (pequenos pacotes de energia) podem ser determinados pela frequência da radiação e pela constante de Planck. Ele descreve o comportamento da partícula e das ondas no nível atômico, bem como a natureza da partícula da luz. Neste experimento, nossa intenção é encontrar a constante de Planck (h) através de um gráfico V x f e, para isso, utilizaremos o simulador para descobrir os valores das tensões de joelho (V) e das frequências (f).

METODOLOGIA

Etapa 1)

Na primeira etapa do experimento, como dito anteriormente, é necessário abrir o roteiro (terceiro link na referência bibliográfica) e montar o circuito como explicado no passo a passo. Depois clicamos em “Insert key” e em seguida em “Select LED”. Após isso, selecionamos um LED (Obs: temos que fazer esse mesmo procedimento para todos os LEDs do simulador) e variamos o reostato (“Rheostat Value”) até que apareça corrente no amperímetro.

Etapa 2)

Fazemos esta Etapa 1 para todos os LEDs e, toda vez que aparecer corrente no amperímetro, nós anotamos duas coisas: o comprimento de onda do LED e o valor que aparecer no voltímetro, que é a chamada tensão de joelho (“knee voltage”) que ocorre quando os elétrons livres começam a cruzar a junção do diodo. E assim preenchemos nossa primeira tabela (Tabela 1, em anexo), que inclusive também está na página do simulador.

Etapa 3)

Por fim, precisamos fazer um gráfico V x f (tensão de joelho em função da frequência do fóton do LED). Para isso, precisamos encontrar os   valores   das   frequências.   Sabendo   que   f = c/λ, encontramos as frequências dividindo o valor da velocidade da luz (c) pelos valores dos comprimentos de onda de cada LED, assim podemos preencher a Tabela 2 (em anexo). Com as frequências em mãos, podemos fazer o Gráfico V x f (em anexo) através do método MMQ e de regressão linear (Tabela 3) para obter a constante de Planck através da equação de ajuste linear Y = bX + a, onde Y = V, X = f, a = 0 e b = h/e. Portanto, percebemos que o gráfico nos dá uma reta crescente e o coeficiente angular dessa reta é justamente o b =h/e. Pelo método MMQ e pelo gráfico, descobrimos o valor desse coeficiente angular que é 4,14 * 10^-15. Então, h = e * 4,14 *

10^-15. Sabendo pela literatura que e = 1,60 * 10^-19, chegamos em um valor da constante de Planck de:

h = (6,624 ± 0,017) * 10^-34

CONCLUSÃO

A conclusão do nosso experimento é que ele foi realizado com sucesso, pois a nossa missão era encontrar a constante de Planck (h) através de um gráfico V x f. No decorrer do experimento, encontramos valores adequados para os valores das tensões de joelho e frequências e, por fim, encontramos um valor para a constante de Planck de h = (6,624 ± 0,017) * 10^-34 que é basicamente o exato valor teórico.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. https://vlab.amrita.edu/index.php?sub=1&brch=195&sim=547&cnt=4 (Site do simulador)
2. https://classroom.google.com/u/0/c/MjU4NzMxMDMyMzkw/m/MzI0MDk3NTMyODA3/d etails (Física Experimental 4 - Aula 6)
3. https://docs.google.com/document/d/1jT23xEPnXnJisCrUpRyAp_4E6-kv_C5y4l-- AbNfCR0/edit (Roteiro da prática)

ANEXOS

Tabela 1 – tabela após encontrar os valores das tensões de joelho e dos comprimentos de onda.

Cor do LED	Comprimento de onda λ (nm)	Tensão de joelho (V)	λ*V	Carga do elétron(e)	Velocidade da luz(c)	h=(e*λ*V)/c
Infravermelho	1110	1,125	1,25E-06	1,60E-19	300000000	6,66E-34
vermelho	650	1,908	1,24E-06	1,60E-19	300000000	6,61E-34
Amarelo	570	2,183	1,24E-06	1,60E-19	300000000	6,64E-34
Verde	510	2,439	1,24E-06	1,60E-19	300000000	6,63E-34
Azul	475	2,623	1,25E-06	1,60E-19	300000000	6,64E-34

Tabela 2 – tabela feita para encontrar os valores das frequências de cada LED.