Significado y funcionamiento
El LED es un dispositivo que produce luz mediante la recombinación de electrones y huecos dentro de un semiconductor. La energía de la luz emitida está relacionada con la estructura de bandas del material.
Las longitudes de onda más cortas corresponden a frecuencias más altas. Compararemos los voltajes correspondientes a los estándares de corriente o emisión establecidos para múltiples LEDs de diferentes colores, para examinar la relación energética.
Relaciones y condiciones de validez
Utilizando f = c/λ y la aproximación educativa eVth ≈ hf, al multiplicar la pendiente de Vth en función de f por e, se obtiene una estimación de h. La tendencia observada en varios LEDs es más relevante que un solo LED.
La umbral está influenciada por la corriente de detección, la sensibilidad del ojo, y el voltaje de la unión, entre otros factores. En realidad, la energía eléctrica en un LED real no se convierte completamente en luz con la misma energía.
Qué observar en la simulación
Los LED de mayor frecuencia tienen mayor tensión umbral. Estima h con la pendiente de varios colores.
Es una aproximación educativa eV ≈ hf. La banda prohibida, tensiones de contacto y criterio de encendido reales pueden causar mayores errores. El ruido es una corrección fija reproducible por color. El botón de umbral ayuda a localizar el límite del modelo ideal. Experimenta en la simulación; no lo reproduzcas con fuentes de alimentación reales ni enchufes.
Relaciones y símbolos clave
f = c/λ · eVth ≈ hf · h estimada = e × pendiente(Vth frente a f)
| Símbolo | Significado | Unidad |
|---|---|---|
| λ, f | Longitud de onda y frecuencia de la luz | m, Hz |
| h | Constante de Planck | J·s |
| e | Magnitud de la carga elemental | C |
Ejemplo resuelto
Si la pendiente V–f es 4.14×10⁻¹⁵ V·s, ¿qué estimación de h resulta al multiplicar por e?
Aprox. 6.63×10⁻³⁴ J·s
Errores frecuentes
- Afirmar que el voltaje de umbral de un LED es exactamente igual a la energía del fotón es una interpretación que descarta las aproximaciones y los errores de medición.