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Praktikum: Umkehrung des Fotoeffekts in einer LED

Aufbau

  • Der Schaltplan

  • Alternativer Aufbau mit einem Netzgerät und integrierter Spannungsanzeige.

Man betreibt Leuchtdioden verschiedener Farben an unterschiedlichen Spannungen. Dabei beobachtet man deren Helligkeit und misst die Stromstärke. Die Diode mit einer Wellenlänge von 960nm beobachtet man mit Hilfe einer Digitalkamera, weil sie, wie die meisten Fernbedienungen, unsichtbares Infrarot-Licht aussendet.

Die anliegende Spannung kann man gut mit einer 4,5V Flachbatterie und einer regelbaren Spannungsteilerschaltung einstellen. Damit die Dioden nicht überlastet werden können, sollte man unbedingt den [math]100\,\rm \Omega[/math] Vorwiderstand verwenden!

Das Voltmeter wird ohne den Vorwiderstand direkt parallel zur Diode geschaltet, das Ampèremeter in Reihe zur LED.

Oder: Man lädt einen Kondensator (100 mikroF) mit 3V auf und betreibt damit verschiedenfarbige LEDs.


Beobachtung

Unterhalb einer Mindestspannung leuchten die LEDs nicht mehr und die Stromstärke sinkt auf 0A. Bei rotem Licht ist die Mindestspannung kleiner als bei blauem Licht.

Messwerte: 

Lichtfarbe                         | IR  | rot | rot | gelb| grün| blau|
Wellenlänge (nm)                   | 950 | 660 | 635 | 585 | 560 | 465 |
Mindestspannung mit Ampèremeter (V)|     |     |     |     |     |     |
Mindestspannung mit Auge (V)       |     |     |     |     |     |     |

Die LED leuchtet kurz auf, aber der Kondensator entlädt sich nicht vollständig, es bleibt eine Mindestspannung erhalten. Diese Restspannung ist bei der roten LED kleiner als bei der blauen LED.

Messwerte: 

Wellenlänge (nm)     |
Restspannung (V)     |
Auswertung

Man trägt die Spannung über die Energie auf. Daraus lässt sich das Plancksche Wirkungsquantum bestimmen.

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