意義與機制
LED 是一種透過半導體中電子和空穴的複合產生光的光學器件。 發射光的能量與材料的能帶結構有關。
較短的光波長對應於更高的頻率。我們將比較對應於多個彩色LED的電流或發射標準設定的電壓，以研究能量之間的關係。
關係與條件
利用 f = c/λ 以及教學近似 eVth ≈ hf，將 Vth 隨 f 的斜率乘以 e，可以得到 h 的估計值。 多個 LED 的趨勢比單個 LED 更有意義。
臨界受到檢測電流、視網膜靈敏度以及結電位等因素的影響。實際上，真實LED中的電能並非全部轉化為相同能量的光。
觀察實驗中需要注意的事物
高頻率的LED具有更高的臨界電壓。透過使用多種顏色，利用斜率來估算h。
這是一個教學近似：eV ≈ hf。 實際的LED帶隙、接觸電壓以及啟動標準，可能導致更大的誤差。 噪聲是一種可重複的固定顏色校正。 臨界按鈕有助於找到理想的模型邊界。 請使用這個模擬，不要用實際的電源或電源插座來複制它。
關鍵關係與符號
f = c/λ · eVth ≈ hf · h_估計 = e × 斜率(Vth 對 f)
| 符號 | 含義 | 單位 |
|---|---|---|
| λ, f | 波長和光頻率 | m, Hz |
| h | 普朗克常數 | J·s |
| e | 基本電荷的量 | C |
透過範例確認
如果 V-f 斜率是 4.14×10⁻¹⁵ V·s，那麼乘以 e 得到 h 的估計值是多少？
約 6.63×10⁻³⁴ J·s
常見誤解
- 認為LED的臨界電壓完全等於光子的能量，是一種忽略了近似和測量誤差的解釋。