Remote-LAB GymKT

Pracovní úkol a postup měření

Pracovní úkol:

1. Proměřte bod po bodu voltampérové charakteristiky LED různých barev (červená, žlutá, zelená, modrá a bílá).

2. Získané hodnoty vyneste do grafu a kvalitativně porovnejte tvar získaných závislostí. Vysvětlete podobnost V-A charakteristiky bílé a modré LED.

3. Proložením lineárních částí V-A charakteristiky určete prahová napětí U* jednotlivých LED.

4. Použitím lineární regrese (např. v tabulkovém kalkulátoru) získejte hodnotu směrnice lineární části V-A charakteristik a určete dynamický (diferenciální) odpor LED.

5. Z hodnot prahových napětí LED (vyjma bílé) určete vlnovou délku emitovaného světla a porovnejte s hodnotou udanou výrobcem.

nebo

5. Z hodnoty prahového napětí jednotlivých LED a znalosti emitovaných vlnových délek určete (alespoň řádově odhadněte) hodnotu Planckovy konstanty.

Postup měření

1. Spustíme vzdálený experiment CEcIL.

2. Zvolíme si proměřovanou LED (viz popis ovládacích prvků).

3. Pomocí posuvníku (PC) či tlačítek + a – (tablet) postupně nastavujeme různé hodnoty elektrického napětí na LED.

4. V jednotlivých okamžicích odečítáme hodnoty el. napětí a el. proudu, které zapisujeme do tabulky.

5. Naměřené hodnoty průběžně kontrolujeme v grafu a v případě větších mezer mezi body měřené závislosti doměřujeme chybějící části.

6. Stejným způsobem postupujeme u všech LED. Po proměření každé LED si získaná experimentální data uložíme na disk svého PC.

7. Po naměření potřebného počtu dat (a uložení všech souborů experimentálních hodnot!) vzdálenou úlohu ukončíme.

8. Otevřeme zvolený soubor experimentálních dat v tabulkovém procesoru.

9. Do grafu vyneseme závislost el. proudu přes LED na připojeném el. napětí. Zkontrolujeme tvar získané závislosti s předpokládaným tvarem.

10. Vybereme body lineární části získané závislosti a necháme je proložit lineární regresí včetně zobrazení její rovnice. Určením průsečíku (graficky i početně) s vodorovnou osou získáme prahové napětí U*.

11. Směrnice regresní přímky odpovídá tzv. dynamickému (diferenciálnímu) odporu LED.

12. Vynesením všech V-A charakteristik do společného grafu lze vzájemně získané závislosti porovnat.

Přibližné určení Planckovy konstanty

13. Využijeme hodnoty prahového napětí a vzorce (4)

14. Úpravou vzorce (4) dostaneme následující výraz, ze kterého určíme vlnovou délku:

15. Získané hodnoty vlnových délek porovnáme s následující tabulkou vlnových délek LED použitých v tomto experimentu. Zohledněte odchylku měření!

nebo

Určení vlnové délky emitovaného světla

13. I zde vyjdeme z hodnoty prahového napětí U* a vzorce (4), který upravíme na následující tvar, ze kterého určíme hodnotu Planckovy konstanty:

14. Hodnoty Planckovy konstanty vypočítáme pro všechny monochromatické LED a získané hodnoty zprůměrujeme.

15. Určenou hodnotu Planckovy konstanty porovnáme s teoretickou hodnotou. S ohledem na konfiguraci experimentu se spíše jedná o řádový odhad, ale ten by měl odpovídat.