Planck

Introdução teórica

Esta experiência mostra o quão importante é conhecer o efeito fotovoltaico (ou fotoelectrico) que vai ser estudado e o material que será usado para tal.

A título de curiosidade, foi este tema que valeu a Albert Einstein o seu nóbel em 1921 (e não a relatividade, apesar de ser este o tema mais reconhecido pelo público geral).

As três aplicações mais comuns no dia-a-dia do EF são os painéis solares, os sensores (como por exemplo nas portas automáticas) e os LED (cuja sigla se traduz para díodo emissor de luz).

A experiência em casa

(fonte: http://www.scienceinschool.org/2014/issue28/planck)

Para esta experiência vamos usar LED de várias cores. É importante que a parte plástica seja transparente para que a cor venha do dispositivo e não do plástico, mas normalmente estes leds sao mais dificeis de encontrar e com um preço mais elevado. Monta-se na breadboard a cascata de resistencias escolhidas aproximadamente em potencias de 2, uma vez que esperamos uma curva exponencial. Estas são ligadas num dos pólos ao barramento positivo da pilha e em paralelo com o multimetro. De seguida monta-se os LEDs com o negativo comum da alimentação. Escolhendo um dos LED, montamos o circuito descrito neste esquema, onde a tensão aplicada ao LED é obtida pela subtração do valor medido aos terminais da resistencia ao valor da bateria (no nosso caso era cerca dos 3V,o valor esperado da associação em série de duas pilhas de 1,5V, mais exatamente 2,91V) .

(diagrama eléctrico do circuito)

O fio de ligação permite controlar a corrente aplicada ao LED através da seleção de uma entre as várias resistências, enquanto que o voltímetro nos mostram a tensão que permite calcular a corrente. Diminuindo gradualmente o valor da resistencia vamos registando o o valor da tensão. Obteremos um gráfico semelhante a este:

(plot tensão vs resistencia e tensão vs corrente)

Fazendo o ajuste de uma exponencial aos valores com corrente não nula conseguimos extrapolar o ponto onde esta intersecta o eixo dos xx. Este é o “potêncial de travagem”, que não é mais do que a tensão necessária para quebrar a barreira de potencial intrinseca ao semi-condutor pelos foto-eletrões.

(foto / vídeo da montagem caseira)

Repetindo este processo para os restantes LED, e estimando o seu comprimento de onda pela cor, podemos construír um gráfico de frequência (o inverso do cdo) vs potêncial de paragem. Obtemos um gráfico semelhante a este, onde podemos ajustar uma recta que terá declive (h/e)

A experiência no e-lab

Vantagens da experiência no e-lab vs a experiência em casa (simplesmente comprar?)

(Mesma coisa de experiências anteriores)