h-Bestimmung mit der LED

Auswertung des Versuches

Strom-Spannungskurven der LEDs
Kennlinie der grünen LED
Bestimmung von h aus den Messwerten
Ergebnis der Messung
Betrachtung zur blauen LED

Trägt man die gemessene Stromstärke gegen den Spannung auf, erhält man folgendes Diagramm:

Ergebnis:

Bis auf die blaue LED steigen die Stromstärken bei einer gewissen Grenzspannung sehr steil an. Dies kann man noch genauer beobachten, wenn man nur für eine Farbe die Strom/Spannungs-Kennlinie aufnimmt.

Bestimmung des Planckschen Wirkungsquantuums aus den Messwerten

Trägt man nun die gemessene Spannung bei 20mA gegen die Frequenz des ausgesendeten Lichtes auf, so erhält man folgendes Diagramm:

Der Messwert für die blaue LED zeigt eine starke Abweichung in Verhältnis zu den anderen Werten. Er wird deshalb vernachlässigt.

Die anderen Werte liefern eine Steigung von 2,4178*10¹⁴ ^Hz/_V
Mit der Formel:

Berechnet sich das Plancksche Wirkungsqantum zu 6,6266_*10^-34 Js, dies ist fast exakt der erwartete Wert von 6,62617_*10^-34Js. Weiterhin beweist die Messung, dass Photonen im Gegensatz zu Elektronen keine Austrittsarbeit haben, da die Gerade nahezu eine Ursprungsgerade ist. Betrachtet man dies noch genauer, so stellt man fest, das bei der LED eine gewisse Energie benötigt wird, bevor Licht emittiert wird. Diese Energie hängt von der verwendeten LED und deren Halbleitermaterial ab und entspricht ungefähr einer zusätzlichen Spannung von 0,7V.

Photonen haben keine Austrittsarbeit

Das Planksche Wirkungsqantum hat den Wert h = 6,626*10-34 Js

Warum weicht der Wert für die blaue LED so stark ab? Betrachten wir dazu die Kennlinie der blauen LED:

Es fällt auf, das ab einer Spannung von 3,4 V der Strom leicht ansteigt, dann erst einmal ein Zwischenplateau erreicht und ab 3,9 Volt wieder stark ansteigt. Die Lichtaussendung in der blauen LED ist also komplizierter als bei der grünen LED. Daher sind die Messwerte für unsere Auswertung nicht brauchbar.