EXP:Bestimmung des Planckschen Wirkungsquantums mit LEDs - Versionsgeschichte

Admin: 24 Versionen importiert

2025-10-16T09:34:56Z

24 Versionen importiert

← Nächstältere Version	Version vom 16. Oktober 2025, 09:34 Uhr
(kein Unterschied)

8>Kstuetz am 2. Februar 2023 um 16:03 Uhr

2023-02-02T16:03:45Z

← Nächstältere Version		Version vom 2. Februar 2023, 16:03 Uhr
Zeile 12:		Zeile 12:
	</div>		</div>
	</div>		</div>
			= Versuchsanleitung =
	== Benötigtes Material ==		== Benötigtes Material ==

Zeile 24:		Zeile 25:
	* Thorlabs Software für Optical Spectrum Analyzers (OSA) und Compact CCD Spectrometer		* Thorlabs Software für Optical Spectrum Analyzers (OSA) und Compact CCD Spectrometer
	* Verschiedene Kabel		* Verschiedene Kabel


	== Versuchsaufbau ==		== Versuchsaufbau ==
Zeile 45:		Zeile 45:
	<div class="large-7 columns>		<div class="large-7 columns>
	Rechts sind die Plots für die Kennlinien der Dioden zu sehen. Um die Schwellenspannung <math>U_\text{s}</math> zu bestimmen, wird der Schnittpunkt der fit-Funktion bei einer Stromstärke von ca. 20 mA mit der x-Achse berechnet. Für die fit-Funktion ist zu beachten, dass nur Messwerte aus dem Bereich berücksichtigt werden, in dem sich die exponentielle Kennlinie nahezu linear verhält.		Rechts sind die Plots für die Kennlinien der Dioden zu sehen. Um die Schwellenspannung <math>U_\text{s}</math> zu bestimmen, wird der Schnittpunkt der fit-Funktion bei einer Stromstärke von ca. 20 mA mit der x-Achse berechnet. Für die fit-Funktion ist zu beachten, dass nur Messwerte aus dem Bereich berücksichtigt werden, in dem sich die exponentielle Kennlinie nahezu linear verhält.


	</div>		</div>
Zeile 75:		Zeile 74:
	Mit dem Literaturwert <math> h= 6,62607015\cdot 10^{-34}</math> \Js <ref>[https://de.wikipedia.org/wiki/Plancksches_Wirkungsquantum Wikipedia-Eintrag Plancksches Wirkungsquantum], abgerufen am 29. Juni 2021.</ref>		Mit dem Literaturwert <math> h= 6,62607015\cdot 10^{-34}</math> \Js <ref>[https://de.wikipedia.org/wiki/Plancksches_Wirkungsquantum Wikipedia-Eintrag Plancksches Wirkungsquantum], abgerufen am 29. Juni 2021.</ref>

	==~~=Fehlerquellen=~~==		== Fehlerabschätzung ==

	Der experimentell bestimmte Wert weist eine hohe Abweichung vom Literaturwert auf. Fehlerquellen sind die Genauigkeit der jeweiligen Messgeräte. Die größte Rolle bei der Genauigkeit spielt jedoch die Bestimmung der Schwellenspannung – diese ist nicht exakt definiert, besitzt eine gewisse Bandbreite und beeinflusst das Experiment am stärksten. Außerdem besitzt das bei der Rekombination freiwerdende Photon nur im Idealfall die gesamte Energie <math>eU</math>, sodass <math>h</math> kleiner ausfällt. Dennoch liefert das Experiment mit einem einfachen Versuchsaufbau die richtige Größenordnung des Planck’schen Wirkungsquantums.		Der experimentell bestimmte Wert weist eine hohe Abweichung vom Literaturwert auf. Fehlerquellen sind die Genauigkeit der jeweiligen Messgeräte. Die größte Rolle bei der Genauigkeit spielt jedoch die Bestimmung der Schwellenspannung – diese ist nicht exakt definiert, besitzt eine gewisse Bandbreite und beeinflusst das Experiment am stärksten. Außerdem besitzt das bei der Rekombination freiwerdende Photon nur im Idealfall die gesamte Energie <math>eU</math>, sodass <math>h</math> kleiner ausfällt. Dennoch liefert das Experiment mit einem einfachen Versuchsaufbau die richtige Größenordnung des Planck’schen Wirkungsquantums.
Zeile 81:		Zeile 80:
	== Mögliche Probleme und ihre Lösungen ==		== Mögliche Probleme und ihre Lösungen ==
	Größere Probleme sollten bei diesem Experiment nicht auftreten. Zu beachten ist die Durchlassrichtung der LEDs. Das USB-Spektrometer muss sehr nah an die LED gehalten werden, um klare Messwerte für die Wellenlänge zu erhalten. Hierbei darauf achten, dass die Linse die Diode nicht berührt.		Größere Probleme sollten bei diesem Experiment nicht auftreten. Zu beachten ist die Durchlassrichtung der LEDs. Das USB-Spektrometer muss sehr nah an die LED gehalten werden, um klare Messwerte für die Wellenlänge zu erhalten. Hierbei darauf achten, dass die Linse die Diode nicht berührt.


	== Sicherheitshinweise ==		== Sicherheitshinweise ==
	Durchlassrichtung und maximale Betriebsspannung/-strom der jeweiligen LED beachten. Vorwiderstand verwenden. Spannungsquelle mit Gleichspannung kleiner 12 V ist ausreichend.		Durchlassrichtung und maximale Betriebsspannung/-strom der jeweiligen LED beachten. Vorwiderstand verwenden. Spannungsquelle mit Gleichspannung kleiner 12 V ist ausreichend.

			= Fotos =
	== Fotos ==
	<div class="row">		<div class="row">
	<div class="large-4 large-centered columns">		<div class="large-4 large-centered columns">
Zeile 113:		Zeile 110:
	</div>		</div>

	== Literatur ==		= Literatur =
	<references />		<references />

8>Kstuetz am 2. August 2022 um 12:56 Uhr

2022-08-02T12:56:52Z

← Nächstältere Version		Version vom 2. August 2022, 12:56 Uhr
Zeile 118:		Zeile 118:
	{\|		{\|
	https://i.creativecommons.org/l/by-nc-sa/3.0/de/88x31.png		https://i.creativecommons.org/l/by-nc-sa/3.0/de/88x31.png
	~~Dieses Werk ist~~ lizenziert unter ~~einer~~ [https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.de ~~Creative Commons Namensnennung - Nicht~~-~~kommerziell~~ - ~~Weitergabe unter gleichen Bedingungen~~ 4.0 ~~International Lizenz.~~]		Universität Stuttgart, 5. Physikalisches Institut, AG Physik und ihre Didaktik, lizenziert unter [https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.de CC BY-NC-SA 4.0]
	\|}		\|}

8>Kstuetz: /* Berechnung */

2021-10-20T07:27:19Z

Berechnung

← Nächstältere Version		Version vom 20. Oktober 2021, 07:27 Uhr
Zeile 66:		Zeile 66:
	\| Wellenlänge/nm \|\| 632 \|\| 596 \|\| 502		\| Wellenlänge/nm \|\| 632 \|\| 596 \|\| 502
	\|-		\|-
	\| Schwellenspannung~~<math>~~/~~\text{~~V~~}</math>~~ \|\| 1,46 \|\| 1,44 \|\| 2,12		\| Schwellenspannung/V \|\| 1,46 \|\| 1,44 \|\| 2,12
	\|-		\|-
	\| <math>h_\text{gemessen} / 10^{-34}</math>/Js \|\| 4,93 \|\| 4,57 \|\| 5,67		\| <math>h_\text{gemessen} / 10^{-34}</math>/Js \|\| 4,93 \|\| 4,57 \|\| 5,67

8>Kstuetz: /* Berechnung */

2021-10-20T07:26:36Z

Berechnung

← Nächstältere Version		Version vom 20. Oktober 2021, 07:26 Uhr
Zeile 73:		Zeile 73:
	\|}		\|}

	Mit dem Literaturwert <math> h= 6,62607015\cdot 10^{-34~~} \ \text{Js~~} </math> <ref>[https://de.wikipedia.org/wiki/Plancksches_Wirkungsquantum Wikipedia-Eintrag Plancksches Wirkungsquantum], abgerufen am 29. Juni 2021.</ref>		Mit dem Literaturwert <math> h= 6,62607015\cdot 10^{-34}</math> \Js <ref>[https://de.wikipedia.org/wiki/Plancksches_Wirkungsquantum Wikipedia-Eintrag Plancksches Wirkungsquantum], abgerufen am 29. Juni 2021.</ref>

	===Fehlerquellen===		===Fehlerquellen===

8>Kstuetz: /* Berechnung */

2021-10-20T07:25:26Z

Berechnung

← Nächstältere Version		Version vom 20. Oktober 2021, 07:25 Uhr
Zeile 64:		Zeile 64:
	! Farbe LED !! rot !! gelb !! grün		! Farbe LED !! rot !! gelb !! grün
	\|-		\|-
	\| Wellenlänge ~~<math>~~/~~\text{~~nm~~}</math>~~ \|\| ~~<math>~~632~~</math>~~ \|\| ~~<math>~~596~~</math>~~ \|\| ~~<math>~~502~~</math>~~		\| Wellenlänge/nm \|\| 632 \|\| 596 \|\| 502
	\|-		\|-
	\| Schwellenspannung<math>/\text{V}</math> \|\| ~~<math>~~1{,}46~~</math>~~ \|\| ~~<math>~~1{,}44~~</math>~~ \|\| ~~<math>~~2{,}12~~</math>~~		\| Schwellenspannung<math>/\text{V}</math> \|\| 1,46 \|\| 1,44 \|\| 2,12
	\|-		\|-
	\| <math>h_\text{gemessen} / 10^{-34~~} \ \text{Js~~}</math> \|\| ~~<math>~~4{,}93~~</math>~~ \|\| ~~<math>~~4{,}57~~</math>~~ \|\| ~~<math>~~5{,}67~~</math>~~		\| <math>h_\text{gemessen} / 10^{-34}</math>/Js \|\| 4,93 \|\| 4,57 \|\| 5,67
	\|-		\|-
	\| Prozentualer Fehler <math>\frac{\Delta h}{h} </math> \|\| ~~<math>~~25{,}99~~\ \~~%~~</math>~~ \|\| ~~<math>~~30{,}99~~\ \~~%~~</math>~~ \|\| ~~<math>~~14{,}40~~\ \~~%~~</math>~~		\| Prozentualer Fehler <math>\frac{\Delta h}{h} </math> \|\| 25,99% \|\| 30,99% \|\| 14,40%
	\|}		\|}

8>Kstuetz: /* Fotos */

2021-10-20T07:18:55Z

Fotos

← Nächstältere Version		Version vom 20. Oktober 2021, 07:18 Uhr
Zeile 98:		Zeile 98:
	</li>		</li>
	<li class="active">		<li class="active">
	[[Datei:~~LED_plot_ohne_FIT~~.png\|LED-Kennlinien]]		[[Datei:EXP_Quantenphysik_LED_plot_ohne_FIT.png\|LED-Kennlinien]]
	<div class="orbit-caption">		<div class="orbit-caption">
	LED-Kennlinien		LED-Kennlinien
Zeile 104:		Zeile 104:
	</li>		</li>
	<li class="active">		<li class="active">
	[[Datei:~~LED_plot_mit_FIT~~.png\|LED-Kennlinien mit fit-Funktion]]		[[Datei:EXP_Quantenphysik_LED_plot_mit_FIT.png\|LED-Kennlinien mit fit-Funktion]]
	<div class="orbit-caption">		<div class="orbit-caption">
	LED-Kennlinien mit fit-Funktion		LED-Kennlinien mit fit-Funktion

8>Kstuetz: /* Graphische Auswertung */

2021-10-20T07:16:58Z

Graphische Auswertung

← Nächstältere Version		Version vom 20. Oktober 2021, 07:16 Uhr
Zeile 49:		Zeile 49:
	</div>		</div>
	<div class="large-5 columns>		<div class="large-5 columns>
	[[Datei:~~LED_plot_mit_FIT~~.png\|\|thumb\|right\|600px\|LED-Kennlinien mit fit-Funktion]]		[[Datei:EXP_Quantenphysik_LED_plot_mit_FIT.png\|\|thumb\|right\|600px\|LED-Kennlinien mit fit-Funktion]]
	</div>		</div>
	</div>		</div>

8>Kstuetz am 1. Oktober 2021 um 12:14 Uhr

2021-10-01T12:14:10Z

← Nächstältere Version		Version vom 1. Oktober 2021, 12:14 Uhr
Zeile 9:		Zeile 9:
	</div>		</div>
	<div class="large-5 columns>		<div class="large-5 columns>
	[[Datei:~~Aufbau_Planckes_Wirkungsquantum_mit_LEDs~~.jpg\|right\|600px\|thumb\|Versuchsaufbau Bestimmung des Planckschen Wirkungsquantums mit verschiedenfarbigen LEDs]]		[[Datei:EXP_Quantenphysik_Aufbau_Planckes_Wirkungsquantum_mit_LEDs.jpg\|right\|600px\|thumb\|Versuchsaufbau Bestimmung des Planckschen Wirkungsquantums mit verschiedenfarbigen LEDs]]
	</div>		</div>
	</div>		</div>
Zeile 92:		Zeile 92:
	<ul class="example-orbit" data-orbit>		<ul class="example-orbit" data-orbit>
	<li class="active">		<li class="active">
	[[Datei:~~Aufbau_Planckes_Wirkungsquantum_mit_LEDs~~.jpg\|Versuchsaufbau]]		[[Datei:EXP_Quantenphysik_Aufbau_Planckes_Wirkungsquantum_mit_LEDs.jpg\|Versuchsaufbau]]
	<div class="orbit-caption">		<div class="orbit-caption">
	Versuchsaufbau		Versuchsaufbau

8>Treinsch: /* Berechnung */

2021-09-28T14:43:13Z

Berechnung

← Nächstältere Version		Version vom 28. September 2021, 14:43 Uhr
Zeile 62:		Zeile 62:
	\|+ Beispielauswertung:		\|+ Beispielauswertung:
	\|-		\|-
	\| Farbe LED \|\| rot \|\| gelb \|\| grün		! Farbe LED !! rot !! gelb !! grün
	\|-		\|-
	\| Wellenlänge <math>/\text{nm}</math> \|\| <math>632</math> \|\| <math>596</math> \|\| <math>502</math>		\| Wellenlänge <math>/\text{nm}</math> \|\| <math>632</math> \|\| <math>596</math> \|\| <math>502</math>
Zeile 70:		Zeile 70:
	\| <math>h_\text{gemessen} / 10^{-34} \ \text{Js}</math> \|\| <math>4{,}93</math> \|\| <math>4{,}57</math> \|\| <math>5{,}67</math>		\| <math>h_\text{gemessen} / 10^{-34} \ \text{Js}</math> \|\| <math>4{,}93</math> \|\| <math>4{,}57</math> \|\| <math>5{,}67</math>
	\|-		\|-
	\| Prozentualer Fehler <math>\frac{\Delta h}{h} </math> \|\| <math>25{,}99\%</math> \|\| <math>30{,}99\%</math> \|\| <math>14{,}40\%</math>		\| Prozentualer Fehler <math>\frac{\Delta h}{h} </math> \|\| <math>25{,}99\ \%</math> \|\| <math>30{,}99\ \%</math> \|\| <math>14{,}40\ \%</math>
	\|}		\|}