Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 44
Вот это годный вопрос по выбору, не то что стандартные!
Вы пишите, что получили значение постоянной Планка с точностью до 2-го знака после запятой как будто знали точное значение длины волны светодиода. Если провели измерения для нескольких светодиодов, то могли бы привести хотя бы среднеквадратичное отклонение искомых значений.
А за счет чего должна плыть частота излучения перехода при более-менее постоянной температуре?
Максимальная ширина полосы должна определяться суммой ширины валентной зоны и ширины зона проводимости. Реальная — заполнением, зависящим от температуры, и шириной валентной зоны, как мне кажется.
Максимальная ширина полосы должна определяться суммой ширины валентной зоны и ширины зона проводимости. Реальная — заполнением, зависящим от температуры, и шириной валентной зоны, как мне кажется.
В документации на обычные коммерческие светодиоды никогда не указывают точное значение даже для центральной длины волны излучения.
Я уже понял, что протупил. Т. к. частота излучения зависит от свойств перехода, а не собственных величин запрещенной зоны полупроводников. Разброс по частоте может зависеть от непостоянных характеристик легирования, как минимум.
В даташитах нашлась длина волны максимального излучения (которую я и использовал), доминирующая длина волны, и полуширина спектра (которую считал за погрешность).
Считать спектр излучения за погрешность доминирующей длины волны — это очень интересный подход. И какое же вероятностное распределение у этой «погрешности»?? Я понимаю если бы спектральные компоненты были бы как-то распределены во временной области, но для простого излучения простого светодиода все спектральные компоненты существуют единовременно.
Я неявно предполагал, что излучение для всех экземпляров конкретной модели светодиода практически одинаковое, и имеет максимум в одной и той же длине волны максимального излучения. В интервале полуширины спектра находится значительно бОльшая часть излучения, и я считал, что одной из этих длин волн соответствует энергии фотонов eU. При таких предположениях эта полуширина как раз и будет погрешностью, если я правильно помню как определяется полуширина.
Другое дело, что эти предположения сделаны без строгого обоснования, но разве на самом деле энергия излучаемых квантов не будет соответствовать eU? У нас теории полупроводников не было, но из того что я прочитал я понял так.
Другое дело, что эти предположения сделаны без строгого обоснования, но разве на самом деле энергия излучаемых квантов не будет соответствовать eU? У нас теории полупроводников не было, но из того что я прочитал я понял так.
Найдите мне хотя бы одно упоминание того, что полуширину спектра излучения можно считать за погрешность измерений.
Какая «конструктивная» критика :) Я же написал в прошлом комментарии, какие предположения были неявно сделаны. Лучше бы указали, какое из них неверно, и почему.
2 знака после запятой при вычислении постоянной Планка предполагает, что вы измерили длину волны тоже с точностью 2-х знаков после запятой, а именно с точностью до 0.01нм.
С чего? О_о Длину волны с таким же успехом можно и в метрах мерять — и что, двух дробных знаков хватит? А если в фемтометрах — и там нужны 2 знака после запятой? :)
Запишите формулу, по который считали постоянную Планка и посмотрите как влияет погрешность длины волны на результат. Сейчас пересчитал, получилось примерно 0.5нм, а не 0.01нм.
Что там считать-то: погрешность в 1 нм при длине волны 572 нм даёт погрешность в 0.01 при значении постоянной Планка 5.72. Только вот не совсем понимаю, к чему вы это? Наличие 3 значащих цифр в ответе не предполагает, что все они заведомо такие, это нормальная практика оставлять несколько больше. Например, в википедии дано на 2 цифры больше, чем заведомо известно (и не только там). Ведь есть же разница, к примеру, 1.5+-0.2 и 1.55+-0.2 — хотя по-вашему третий знак писать не нужно.
Значение постоянных вовсе не получилось совпадающим с реальными с точностью до 2 знаков после запятой — например, постоянная Планка у меня 5.72, а на самом деле 6.63. Написал я результат с 2 знаками только потому, что всё-таки есть разница, к примеру, между 1.54 и 1.5.
Ооо, вот это правильное мигание светодиодом!
ширина запрещенной зоны зависит от температуры — чем ниже температура, тем запрещенная зона шире и энергия фотонов больше, значит частота больше — если окунуть красный светодиод в жидкий азот — можно из него зеленый сделать — так что тут еще нужно частоту реальную померить. Так как сам кристалл имеет разную температуру в зависимости от протекающего через него тока. Короче прикольно, молодец, но если поразбираться — с хорошей точностью померить — задача нетривиальная, что за ВУЗ?
Ширина запрещенной зоны от температуры не зависит.
авторитетное заявление
Если, конечно, её понимать как разницу между верхней границей валентной зоны и нижней границей зоны проводимости. Сейчас нашел ещё вариант с разницей между верхней границей валентной зоны и верхней заполненной в среднем границей зона проводимости. До этого не встречал второй вариант.
да как вы не понимайте — зависит все равно — чтобы не утомлять выкладками квантовой физики — просто есть факт — при температурах абсолютного нуля полупроводник становится диэлектриком, диэлектрик от полупроводников отличается лишь шириной запрещенной зоны, значит ширина зависит от температуры, вы разберитесь что это такое — на википедии статья по зонной теории вполне ничего, могу книжки посоветовать
Как появляются электроны в зоне проводимости я прекрасно понимаю. Что заполнение зоны проводимости меняется с изменением температуры мне тоже очевидно.
Почему меняется ширина запрещенной зоны (как диапазона энергий, который не могут иметь электроны — разница верхней границы валентной зоны и нижней границы зоны проводимости), которая зависит от разностей уровней атомов полупроводника/диэлектрика — не понятно. Можете пугать меня квантами, но горшки не боги обжигают, кванты понять можно.
Также стоит понимать, что в светодиоде:
— примесные полупроводники
— энергия рекомбинации электронно-дырочной пары зависит не от ширины запрещенных зон собственно полупроводников, а от сдвига уровней на p-n переходе.
Почему меняется ширина запрещенной зоны (как диапазона энергий, который не могут иметь электроны — разница верхней границы валентной зоны и нижней границы зоны проводимости), которая зависит от разностей уровней атомов полупроводника/диэлектрика — не понятно. Можете пугать меня квантами, но горшки не боги обжигают, кванты понять можно.
Также стоит понимать, что в светодиоде:
— примесные полупроводники
— энергия рекомбинации электронно-дырочной пары зависит не от ширины запрещенных зон собственно полупроводников, а от сдвига уровней на p-n переходе.
при температурах абсолютного нуля полупроводник становится диэлектриком, диэлектрик от полупроводников отличается лишь шириной запрещенной зоны, значит ширина зависит от температурыПропустил такую прекрасную фразу… Извините. Думал, что разговариваю со студентом хотя бы второго-третьего курса, который про зонную теорию не только на википедии читал.
Рекомендую заглянуть в какой-нибудь учебник по физике. Если на пальцах: проводимость материала определяется количеством электронов (заполненностью) зоны проводимости. В проводниках там всегда есть большое количество электронов, вне зависимости от температуры. В диэлектриках и полупроводниках — есть запрещенная зона. Распределения электронов по энергии похоже на статистику Ферми-Дирака: в нуле температуры стремится превратиться в «ступеньку», т. е. все электроны находятся на минимальных возможных уровнях энергии, валентная зона полностью заполнена, в зоне проводимости пусто. При росте температуры электроны за счёт тепловой энергии оказываются в небольшом количестве в зоне проводимости, и чем больше температура, тем больше электронов при той же ширине запрещенной зоны. Чем больше запрещенная зона — тем меньше электронов обладают достаточной энергией, чтобы оказаться в зоне проводимости. Именно это отличает диэлектрики от полупроводников.
Общепринято называть диэлектриками то, что при 300 К имеет малую проводимость (удельное сопротивление порядка 10^10-10^16 Ом*м при н. у.), т. к. количество электронов в зона проводимости пренебрежимо мало, а полупроводниками то, что имеет удельное сопротивление порядка 10^-3-10^7 Ом*м.
Это если говорить о собственной проводимости.
Id est то, что полупроводник около 0 К ведет себя, как диэлектрик не означает, что у него сколь либо изменяется ширина запрещенной зоны в том смысле, что я указал выше и видел в литературе по физике. Судя по всему, в технической литературе под шириной запрещенной зоны часто понимают немного иное, что я для себя сегодня открыл.
Измерения проводились всё-таки при нормальной комнатной температуре, для которой производители светодиодов и указывают значения. Для учёта этого фактора, а также более точного значения длины волны, по сути, нужен дополнительно только спектрометр — ничего нетривиального, вроде. И, кстати, это относится только к половине эксперимента, а именно определению постоянной Планка. Заряд электрона же определяется не используя длину волны.
МФТИ, ФУПМ (так что я не особо физик :) ).
МФТИ, ФУПМ (так что я не особо физик :) ).
Хотело бы фотографий устройства в посте. Можно снятые на зажигалку
Увы, не подумал сделать. На самом деле, выглядело всё достаточно просто — плата Discovery, к контактам которой припаяны короткие проводки а) к LCD дисплею и б) к части схемы, которая нарисована в посте. Никаких печатных плат, ничего такого. На самом экзамене для демонстрации использовал ещё USB-аккумулятор.
Блин, вот это я понимаю моргание светодиодом, самому как-то в голову не приходило что фундаментальные физические константы можно измерить светодиодом и парой проводов. Всегда считал что для измерения таких штук нужен какой нибудь синхрофазотрон как минимум. Интересно, а что ещё такого можно измерить в домашних условиях?
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Определение физических констант с помощью STM32 и светодиода