意义与机制
LED 是一种通过半导体中电子和空穴的复合产生光的光学器件。 发射光的能量与材料的能带结构有关。
较短的光波长对应于更高的频率。我们将比较对应于多个彩色LED的电流或发射标准设置的电压，以研究能量之间的关系。
关系与条件
利用 f = c/λ 以及教学近似 eVth ≈ hf，将 Vth 随 f 的斜率乘以 e，可以得到 h 的估计值。 多个 LED 的趋势比单个 LED 更有意义。
阈值受到检测电流、视网膜灵敏度以及结电势等因素的影响。实际上，真实LED中的电能并非全部转化为相同能量的光。
观察实验中需要注意的事物
高频率的LED具有更高的阈值电压。通过使用多种颜色，利用斜率来估算h。
这是一个教学近似：eV ≈ hf。 实际的LED带隙、接触电压以及启动标准，可能导致更大的误差。 噪声是一种可重复的固定颜色校正。 阈值按钮有助于找到理想的模型边界。 请使用这个模拟，不要用实际的电源或电源插座来复制它。
关键关系与符号
f = c/λ · eVth ≈ hf · h_估计 = e × 斜率(Vth 对 f)
| 符号 | 含义 | 单位 |
|---|---|---|
| λ, f | 波长和光频率 | m, Hz |
| h | 普朗克常数 | J·s |
| e | 基本电荷的量 | C |
工作实例
如果 V-f 斜率是 4.14×10⁻¹⁵ V·s，那么乘以 e 得到 h 的估计值是多少？
约 6.63×10⁻³⁴ J·s
常见误解
- 认为LED的阈值电压完全等于光子的能量，是一种忽略了近似和测量误差的解释。