Determinarea constantei lui Planck folosind LED-uri

Descriere

Sfetcu, Nicolae (2025). ”Determinarea constantei lui Planck folosind LED-uri”, în Index Academic, I 2025, DOI: 10.58679/IA91520

PDF: https://www.indexacademic.ro/pdf/determinarea-constantei-lui-planck-folosind-led-uri/

HTML: https://www.telework.ro/ro/determinarea-constantei-lui-planck-folosind-led-uri/

Concepte: prag de emisie, E = hf.
Ce faci: măsori tensiunea prag pentru LED-uri de culori diferite (roșu-verde-albastru) cu un potențiometru/multimetru.
Măsori: trasezi eU₀ vs frecvență → panta ≈ h.
Extinde: corecții de temperatură, incertitudini.

Articolul prezintă o metodă experimentală simplă și accesibilă pentru a măsura una dintre constantele fundamentale ale fizicii, constanta lui Planck (h), utilizând diode emițătoare de lumină (LED-uri).

Lucrarea explică principiul de bază: fiecare LED emite lumină de o anumită frecvență (f), iar energia fotonilor emiși (E = h·f) este legată direct de tensiunea minimă de activare a LED-ului (Va), prin relația e·Va ≈ h·f. Măsurând tensiunile de prag pentru LED-uri de culori diferite și cunoscând frecvențele corespunzătoare, se poate construi un grafic liniar Va–f, a cărui pantă permite determinarea experimentală a lui h.

Articolul este structurat în mai multe secțiuni:

• Context fizic – prezintă rolul constantei lui Planck în mecanica cuantică și principiul emiterii de lumină la LED-uri.
• Materiale și aparatură – descrie două variante de experiment: una simplă, pentru liceu, folosind LED-uri colorate, sursă de tensiune și multimetre, și una avansată, pentru universitate, cu osciloscop, fotodiode și spectroscop.
• Metodologie – pașii de urmat pentru realizarea montajului, măsurarea tensiunii de prag și asocierea acesteia cu frecvența luminii.
• Prelucrarea datelor – explică modul de trasare a graficului și calculul constantei lui Planck, incluzând exemple numerice și analiza erorilor.
• Sugestii și extensii – discută posibile îmbunătățiri, precum utilizarea fotodiodei pentru calibrare, analiza spectroscopică a LED-urilor, tratarea erorilor sistematice și comparația cu valoarea standard a lui h.
• Fișă de laborator – oferă un ghid practic pentru elevi (obiective, procedură, tabel de date, întrebări pentru discuții).

În concluzie, articolul arată că, printr-un experiment relativ simplu și accesibil, elevii și studenții pot determina experimental o constantă fundamentală a naturii, apropiindu-se surprinzător de mult de valoarea standard. Aceasta face ca experiența să fie atât educativă, cât și motivantă, demonstrând aplicabilitatea directă a teoriei cuantice în experimente de laborator școlare.

Cuvinte cheie: constanta lui Planck, LED, fizica cuantică, experimente, fizică