科学好き者の日々

量子力学でよく出てくるプランクの定数を求める実験をしました。

振動数νの光はｈνのエネルギーをもった粒としてふるまうそうで、ｈがプランクの定数です。どのくらいのエネルギーかというとｅＶ（ｅは電子の電荷、Ｖは加える電圧）のエネルギーとなります。

３色のフルカラーLEDを使って、点灯し始める電圧と発光色の波長から求めるものです。

電池2本を直列にして、可変抵抗器で分圧して０～３Ｖの電圧をＬＥＤに加えます。
点灯し始める電圧をテスターで読み取ります。

以下のような結果になりました。
赤　1.44Ｖ
緑　1.95Ｖ
青　2.34Ｖ
実際の波長を分光器などで測ればいいのですが、簡易的にLEDについてきたデータシートで代用します。
ピーク波長で
赤　0.635μｍ　振動数は4.7×10¹⁴
緑　0.525μｍ　振動数は5.7×10¹⁴
青　0.47μｍ　振動数は6.4×10¹⁴

電子の電荷ｅは1.6×10^-19クーロンです。

これから
ｈ＝eV/ν＝1.6×10^-19×1.44/4.7×10¹⁴＝4.9×10^-34（赤のとき）
ｈ＝eV/ν＝1.6×10^-19×1.95/5.7×10¹⁴＝5.5×10^-34（緑のとき）
ｈ＝eV/ν＝1.6×10^-19×2.34/6.4×10¹⁴＝5.9×10^-34（青のとき）

本当の値は6.6×10^-34でちょっと小さめの値に出ています。

波長の分布はずいぶんと裾をひいています。光り始めは少ないエネルギーで光るはずで波長もピーク波長ではなくデータシートの最長波長をとるべきなのでしょうか？

最長波長で
赤　0.67μｍ　振動数は4.5×10¹⁴
緑　0.575μｍ　振動数は5.2×10¹⁴
青　0.52μｍ　振動数は5.8×10¹⁴

これから
ｈ＝eV/ν＝1.6×10^-19×1.44/4.5×10¹⁴＝5.1×10^-34（赤のとき）
ｈ＝eV/ν＝1.6×10^-19×1.95/5.2×10¹⁴＝6.0×10^-34（緑のとき）
ｈ＝eV/ν＝1.6×10^-19×2.34/5.8×10¹⁴＝6.5×10^-34（青のとき）

となり、やや近い値になりました。
しかし、これでいいのかなぁ？特に赤が小さいようです。
最新のLEDではなく、20年位前のLEDでは発光効率が悪く手持ちの赤を調べてみると1.77Vでした。これを上に当てはめると6.3×10^-34になります。

不確定要因が多くてどれが真値か判りません。とりあえずは6×10^-34前後がでれば良しとするのかなぁ。。。。。