Relatório_1_-_led

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
 Licenciatura em Física
 INSTRUMENTAÇÃO E PRÁTICA PARA O ENSINO DE FÍSICA
MODERNA
 DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE DE PLANCK UTILIZANDO LED’S
 Profº José Alves Júnior
 
 
 FORTALEZA
 2019
 NAIRYS COSTA DE FREITAS
PRÁTICA 1: DETERMINAÇÃO DA CONSTANTE
 DE PLANCK UTILIZANDO LED’S
Relatório 1 da aula prática de
Instrumentação para o Ensino de
Física Moderna, professor José
Alves Júnior.
 
 FORTALEZA
 2019
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 ………………………………………………………………………………………..
Gráfico 2…………………………………………………………………………………………
Gráfico 3 …………………………………………………………………………………………
Gráfico 4………………………………………………………………………………………….
LISTA DE TABELAS
Tabela 1…………………………………………………………………..
Tabela 2…………………………………………………………………..
Tabela 3…………………………………………………………………..
Tabela 4 ………………………………………………………………….
SUMÁRIO
6.1 OBJETIVO ................................................................................................................................................................... 44
6.3 FUNDAMENTOS ........................................................................................................................................................ 44
6.4 PROCEDIMENTOS ..................................................................................................................................................... 44
6.5 QUESTIONÁRIO ........................................................................................................................................................ 47
6.1 OBJETIVO
 - Determinar o comprimento de onda da luz emitida por um LED.
 - Levantar a curva de corrente versus tensão para um LED.
 - Verificar que a energia do fóton é quantizada.
 - Determinar experimentalmente a constante de Planck.
6.2 MATERIAL 
- Fonte de tensão contínua; - Régua 1 m;
- Circuito com LED’s e resistor; - Trena;
- Multímetros digitais (dois); - Rede de difração 80 linhas/mm;
- Gerador de Funções; - Porta diafragma com escala angular;
- Osciloscópio; - Porta diafragma;
- Pontas de prova para osciloscópio (duas); - Garras tipo jacaré (04);
- Cabo BNC-jacaré; - Cabos (05).
6.3 FUNDAMENTOS
O LED trata-se de um componente semicondutor, ou seja, um diodo emissor de luz, o qual é
composto pela mesma tecnologia de chips de computadores tendo a capacidade de transformar
energia elétrica em luz. O chip do LED possui dimensões reduzidas, o qual é o semicondutor
responsável pela transmissão da luz por meio da eletroluminescência. 
Fonte:<https://sustentarqui.com.br/como-invencao-led-azul-mudou-o-mundo/>
Fonte:<https://www.iar.unicamp.br/lab/luz/dicasemail/led/dica36.htm>
6.4 PROCEDIMENTOS
PROCEDIMENTO 1: Determinação do comprimento de onda emitido por cada LED.
1.1 Utilizando a placa de circuito com LEDs e resistor, conecte uma fonte de tensão contínua
regulável (inicialmente a fonte de tensão deve estar regulada com uma tensão de saída de 0V) de
modo a formar o circuito da Figura 6.3. Utilize inicialmente o LED azul (numero 1). Aumente
lentamente a tensão da fonte até que o LED acenda e tenha um brilho satisfatório.
Figura 6.3. Circuito para levantar a curva I versus V de um LED.
1.2 Monte o arranjo experimental como indicado na Figura 6.4 e anote a distância entre a Rede de 
difração e a régua, L = 1,0 m (como sugerido no experimento).
Figura 6.4. Arranjo experimental para determinação do comprimento de onda do LED.
1.3 Observando a luz do LED através da rede de difração localize a posição de dois máximos de
mesma ordem, um a direita e o outro a esquerda do LED. Determine a distância entre esses
máximos (dê preferência a ordens maiores quando for possível). Anote a ordem e a distância
entre os máximos.
1.4 Determine o comprimento de onda do LED sabendo que, dsen = m, onde m é o número da
ordem, d é o espaçamento da rede, e θ o ângulo entre o raio central e o raio que vai da rede ao
máximo de ordem m.
Tabela 6.1. Comprimento de onda de cada LED.
Número do
LED
Cor Ordem m Distância entre os
máximos (cm)
Comprimento
de onda (nm)
Freqüência
(1012Hz)
1 Azul 3 15 455,8 658,88
2 Verde 2 09 538,7 556,51
3 Amarelo 4 16 546,2 548,87
4 Vermelho 4 14 598,1 501,24
5 Infravermelho 4 12 449,3 667,69
Assim, determinamos o cálculo da frequência baseado no comprimento de onda, de acordo com a
tabela acima.
LED AZUL:
LED VERDE:
LED AMARELO:
LED VERMELHO:
LED INFRAVERMELHO
1.4 Repita os procedimentos acima para os outros LEDs. Tenha o cuidado de só ligar a fonte de 
tensão com a tensão inicial regulada em 0V, para não queimar o LED.
PROCEDIMENTO 2: Levantamento da Curva I versus V de um LED.
2.1 Monte o circuito da Figura 6.5 para levantar a curva I versus V de um LED. Utilize o LED
vermelho (numero 4) e o resistor da placa de circuito impresso fornecida. Utilize uma fonte de
tensão contínua e tenha o cuidado de não aplicar uma tensão que possa produzir uma
corrente maior do que 15 mA.
Figura 6.5. Circuito para levantar a curva I versus V de um LED.
2.2 Anote os resultados na Tabela 6.2. Procure anotar em intervalos menores os valores de tensão e 
corrente em torno do limiar de condução.
Tabela 6.2. Corrente versus tensão para o LED vermelho.
V (V) 0,7 0,9 1,2 1,5 1,6 1,7 1,75 1,8 1,85
I (mA) 0,0 0,0 0,0 0,0 0,03 0,32 1,31 3,78 9,45
Obs: Não deixe que a corrente ultrapasse 15 mA.
PROCEDIMENTO 3: Determinação de Vext para todos os LEDs.
 
3.1 Repita o procedimento para os outros L. Preencha a Tabela 6.3.
Tabela 6.3. Resultados Experimentais.
LED Cor Freqüência (1012Hz) Vext (V)
1 Azul 658,88 2,7
2 Verde 556,51 2,5
3 Amarelo 548,87 1,85
4 Vermelho 501,24 1,83
5 Infravermelho 667,69 0,9
6.5 QUESTIONÁRIO
1- Faça o gráfico de I (mA) versus V (V) com os dados obtidos para o LED vermelho (tabela 2).
Tabela 6.2. Corrente versus tensão para o LED vermelho.
V (V) 0,7 0,9 1,2 1,5 1,6 1,7 1,75 1,8 1,85
I (mA) 0,0 0,0 0,0 0,0 0,03 0,32 1,31 3,78 9,45
Tendo os dados significativos necessários de correntes da tabela acima podemos obter o gráfico
Corrente em (mA) versus Tensão em (V), com linha de tendência de acordo com o exemplo abaixo
abaixo:
Gráfico de Vext (V) versus freqüência (1012Hz).
2- Faça o gráfico de Vext (V) versus freqüência (1012Hz) (tabela 3).
Gráfico de Vext (V) versus freqüência (1012Hz).
LED Cor Freqüência (1012Hz) Vext (V)
1 Azul 658,88 2,70
2 Verde 556,51 2,50
3 Amarelo 548,87 1,85
4 Vermelho 501,24 1,83
5 Infravermelho 667,69 0,90
Cálculo da frequência baseadono comprimento da onda:
Sabendo que , em que c é a velocidade da luz, comprimento da onda e v a frequência.
Faremos da seguinte forma:
LED AZUL:
I (mA)
V (v)
2,5
 5,0
7,5
10,0
0,5 1,0 2,01,5
i (mA)
Linear i (mA)
 
LED VERDE:
LED AMARELO:
LED VERMELHO:
LED INFRAVERMELHO
Calculo da tensão Vext , baseado nas frequências de onda calculadas acima:
Logo, é válido que , hv/e), onde
 
Para o LED azul:
Para o LED verde:
LED amarelo:
LED vermelho: 
LED infravermelho:
Logo, com os resultados obtemos a tabela abaixo:
 Tabela Vext (V) versus freqüência (1012Hz).
2,70 2,50 1,85 1,83 0,90
 frequência 658,88 556,51 548,87 501,24 667,69
Portanto, obtemos o gráfico de acordo com os dados da tabela acima:
Gráfico de Vext (V) versus freqüência (1012Hz).
3- Determine a constante de Planck pelo gráfico da questão anterior e com o valor da literatura.
De acordo com os dados, sabemos que:
Logo, tendo em vista dois pontos na linha de tendência com maior precisão no gráfico, obtemos
o seguinte:
0,5
1,0
1,5
2,0
 2,5
 3,0
 3,5
500 520 540 560 580 600 620 
 
640 660 680
f(Hz)
V
ext
 (v)
Assim, 
Assim , a diferença ou desvio é de aproximadamente 0,021189372
4- Qual a tensão mínima necessária para polarizar um LED que emitisse luz na cor violeta com
comprimento de onda de 420 nm? (supondo naturalmente que tal LED possa ser produzido). Use a
constante de Planck da literatura.
5- Que cor emitiria um LED que passasse a conduzir apenas sob uma tensão de 2,2 V ou maior? Use a
constante de Planck da literatura.
Tendo a equação 
Logo,
 → 
Fazendo uma observação no espectro eletromagnético, para esse comprimento de onda (564 nm), o
LED emitirá uma luz próximo da transição entre as cores, verde e amarelo.
 Fonte: <https://belnaturologa.wordpress.com/tag/espectro-de-luz/> 
CONCLUSÃO
Durante a prática no laboratório houveram algumas limitações pelo fato de não termos em
mãos o roteiro do experimento, em seguida foram feitos os procedimentos experimentais pelo
professor e enviado os dados por e-mail. Fazendo o uso de LEDs juntamente com os demais
materiais, foi possível determinar a constante de Plank, em seguida foi determinado o máximo de
difração ao colocar o LED no orifício de uma régua. O erro experimental obtido durante a
determinação da constante de Plank, foi de aproximadamente 0,021189372 de diferença.
Durante a aula prática, foi notório que a luz pode alterar a composição elétrica da matéria
em decorrência de quando a energia da luz é transferida aos elétrons da matéria criando uma
corrente elétrica, também tivemos a confirmação de que a frequência aumenta diminui o
comprimento da onda, 
REFERÊNCIAS
Halliday, David, 1926-2000, Robert Resnick, Jearl Walker. Fundamentos de física, volume 3;
eletromagnetismo. 9a edição 2012. Editora LTC- Livros Técnicos e Científicos Editora Ltda. Rio de
Janeiro.
Semana Acadêmica 
<https://semanaacademica.org.br/system/files/artigos/constante_de_plank_utilizando_leds_-05-06-
18_final.pdf>
Unicamp
 <https://www.iar.unicamp.br/lab/luz/dicasemail/led/dica36.htm>
	6.1 OBJETIVO
	6.3 FUNDAMENTOS
	Fonte:<https://sustentarqui.com.br/como-invencao-led-azul-mudou-o-mundo/>
	6.4 PROCEDIMENTOS
	6.5 QUESTIONÁRIO