Diferenças entre edições de "Planck"

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=Introdução teórica=
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=Introdução=
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.
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Esta experiência enquadra-se na designada "Física Moderna" e permite determinar uma das constantes fundamentais da Física, a constante de Planck. Planck postulou a primeira relação entre ondas e cropusculos (a celebre dicotomia onda-partícula) ao afirmar que a energia dum fotão luminoso era proporcional ao seu comprimento de onda.
  
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).
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A título de curiosidade, o efeito foto-eletrico 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).
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Três aplicações comuns no dia-a-dia do efeito foto-eletrico são os painéis solares, os sensores (como por exemplo nos comandos de TV) e os LED (cuja sigla se traduz para díodo emissor de luz).
  
  
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(fonte: http://www.scienceinschool.org/2014/issue28/planck)
 
(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) .
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Para esta experiência vamos usar LEDs de várias cores. Monta-se na breadboard os LEDs com o cátodo no barramento negativo e com uma resistencia de 100ohm em serie com uma variável de 10k. Estas são ligadas num dos pólos ao barramento positivo da pilha e o multimetro é ligado alternadamente aos terminais da resistencia de 100 ohm e aos terminais do LED a ser medido. . Escolhendo um dos LED, montamos o circuito descrito neste esquema, onde a tensão aplicada ao LED é medido alternadamente com a tensão aos terminais da resistencia de 100R. Estaultima determinação permite inferir a corrente no circuito pela lei de Ohm.
  
 
(diagrama eléctrico do circuito)
 
(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:
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O fio de ligação permite seleccionar o LED a medir. Variando o potenciómetro estabelece-se o valor mínimo da corrente na resistência para o qual ocorre emissão de luz, procurando que esse valor seja equivalente em todas as determinações. O ideal é fazer a experiência num local semi-obscurecido.  Obteremos uma tabela semelhante a esta:
  
(plot tensão vs resistencia e tensão vs corrente)
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(plot tensão vs tensão na resistencia e 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.
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No caso do LED infra-vermelho (IR), não visivel a olho nú, infere-se pela corrente equivalente dos outros LEDs ou então utiliza-se uma câmara de telemovél ou webcam. A tensão do ínicio de condução é muito próxima do  “potêncial de travagem”, que não é mais do que a tensão necessária para quebrar a barreira de potencial intrinseca do semi-condutor pelos foto-eletrões.
  
 
(foto / vídeo da montagem caseira)  
 
(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)   
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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 comprimento de onda) vs potêncial de paragem. Obtemos um gráfico semelhante a este, onde podemos ajustar uma recta que terá declive (h/e)   
  
  

Revisão das 09h09min de 5 de janeiro de 2016

Introdução

Esta experiência enquadra-se na designada "Física Moderna" e permite determinar uma das constantes fundamentais da Física, a constante de Planck. Planck postulou a primeira relação entre ondas e cropusculos (a celebre dicotomia onda-partícula) ao afirmar que a energia dum fotão luminoso era proporcional ao seu comprimento de onda.

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

Três aplicações comuns no dia-a-dia do efeito foto-eletrico são os painéis solares, os sensores (como por exemplo nos comandos de TV) 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 LEDs de várias cores. Monta-se na breadboard os LEDs com o cátodo no barramento negativo e com uma resistencia de 100ohm em serie com uma variável de 10k. Estas são ligadas num dos pólos ao barramento positivo da pilha e o multimetro é ligado alternadamente aos terminais da resistencia de 100 ohm e aos terminais do LED a ser medido. . Escolhendo um dos LED, montamos o circuito descrito neste esquema, onde a tensão aplicada ao LED é medido alternadamente com a tensão aos terminais da resistencia de 100R. Estaultima determinação permite inferir a corrente no circuito pela lei de Ohm.

(diagrama eléctrico do circuito)

O fio de ligação permite seleccionar o LED a medir. Variando o potenciómetro estabelece-se o valor mínimo da corrente na resistência para o qual ocorre emissão de luz, procurando que esse valor seja equivalente em todas as determinações. O ideal é fazer a experiência num local semi-obscurecido. Obteremos uma tabela semelhante a esta:

(plot tensão vs tensão na resistencia e vs corrente)

No caso do LED infra-vermelho (IR), não visivel a olho nú, infere-se pela corrente equivalente dos outros LEDs ou então utiliza-se uma câmara de telemovél ou webcam. A tensão do ínicio de condução é muito próxima do “potêncial de travagem”, que não é mais do que a tensão necessária para quebrar a barreira de potencial intrinseca do 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 comprimento de onda) 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)