Planck

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)