(A menudo, a los físicos les gusta ser geniales. La mayoría de las veces, usamos la letra griega ν (no es v) para la frecuencia. Simplemente parece más sofisticado escribirlo de esa manera).

Con esta conexión entre la longitud de onda y la frecuencia, obtenemos esta ecuación de energía modificada:

Ilustración: Rhett Allain

Resulta que es más sencillo pensar en la interacción entre la luz y la materia en términos de longitudes de onda que de frecuencia.

Bien, todo eso fue solo una configuración para un método experimental para determinar el valor de la constante de Planck. La idea básica aquí es utilizar los colores de un LED iluminado para demostrar esta relación energía-longitud de onda. Si puedo encontrar la cantidad de energía necesaria para producir la luz, así como la longitud de onda (en otras palabras, el color) de la luz producida, puedo determinar h.

Hay algunos pequeños trucos involucrados, así que vayamos a eso.

Energía y LED

Los LED están en todas partes. Esa linterna en tu teléfono inteligente y esa nueva bombilla que tienes en tu casa son ambas LED. La luz roja en el frente de su televisor es un LED. Incluso su control remoto usa un LED (aunque es uno de infrarrojos). Los LED vienen en diferentes colores. Puede encontrar fácilmente rojo, amarillo, verde, azul, violeta y más.

El LED es un dispositivo semiconductor con un intervalo de energía, a menudo llamado intervalo de banda. Cuando el LED está conectado a un circuito, inicia un flujo de electrones. La brecha de energía es como la transición de energía en el átomo de hidrógeno. Los electrones pueden existir a ambos lados de la banda prohibida, pero no en el medio. Si un electrón tiene la energía adecuada, puede saltar a través de la banda prohibida. Y como el electrón pierde energía al dar el salto, produce luz. La longitud de onda, o color, de esta luz depende del tamaño de esa banda prohibida.

Si conecta un LED a una sola batería D con un voltaje de 1,5 voltios, no pasa nada. Es necesario aumentar el voltaje a un cierto valor para que el LED se ilumine; esto se denomina avance. Los LED rojos generalmente requieren alrededor de 1,8 voltios y los azules, alrededor de 3,2 voltios.

De hecho, midamos este valor. Aquí está mi configuración experimental. Tengo una fuente de alimentación variable conectada a un LED. Puedo aumentar lentamente el voltaje y medir la corriente eléctrica. Cuando la corriente comience a aumentar, entonces podrá ver la luz visible.

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