Construção de uma maquete experimental automatizada para a determinação da constante de Planck com o auxílio da plataforma Arduíno

• Oliveira, Ivanor Nunes ^[1] ; Ramos, Jorge Anderson P. ^[1] ; Silva, Wilton Lacerda ^[2] ; Chaves, Valteni Douglas ^[3] ; de Melo, Clênia Andrade Oliveira ^[1]
  1. [1] Universidad Estatal del Sudoeste de Bahía

     Universidad Estatal del Sudoeste de Bahía

     Brasil

     
  2. [2] Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia
  3. [3] Instituto Federal Baiano

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• Localización: Caderno Brasileiro de Ensino de Física, ISSN-e 2175-7941, Vol. 37, Nº. 2, 2020, págs. 828-848
• Idioma: portugués
• Títulos paralelos:
  • Construction of an automated experimental device for the determination of the Planck’s constant with Arduino platform aid
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• Resumen
  • português

    Ao modelar um corpo radiante como um conjunto de osciladores harmônicos, o físico Max Planck, em 1900, fez a hipótese de que os osciladores das substâncias podem ter apenas um conjunto discreto de energia e, no processo de interação com o campo de radiação, pode mudar sua energia em porções iguais a . A constante de Plancké uma das constantes fundamentais da física, juntamente com outras como, por exemplo, a carga e a massa do elétron, a velocidade da luz e a constante de Boltzmann. Como mostra o subsequente desenvolvimento da física quântica, todos os momentos mecânicos dos átomos, moléculas, elétrons e núcleos são expressos em unidades de . Além disso, a constante de Planck entra numa série de relações que desempenham um papel fundamental na física quântica e que determinam os estados discretos das micropartículas, a dualidade onda-partícula de suas propriedades. No presente artigo, propõe-se determinar a constante de Planck através do estudo das curvas características de LASER´s de semicondutor, obtidas com o auxílio de uma maquete experimental automatizada que contém uma placa Arduino ligada a um circuito eletrônico com tais dispositivos eletrônicos. A maquete experimental é constituída pelas seguintes partes: banco óptico com suportes; régua com zero central, onde se projetam o máximo principal e máximos secundários do espectro da luz emitida pelo LASER, obtidos com o auxílio de uma rede de difração unidimensional com período conhecido; apontador LASER de semicondutor; placa Arduino Uno com circuito eletrônico que se comunica com o computador via USB; computador. A plataforma Arduino para equipamentos técnicos é recomendada para o processo educacional. Tendo em conta a facilidade de programação e a sua capacidade de estudar processos físicos em tempo real, propõe-se utilizar placas Arduino na modernização de laboratórios didáticos de Física Geral automatizados manipulados remotamente.

  • English

    By modeling a radiant body as a set of harmonic oscillators, the physicist Max Planck in 1900  hypothesized that the oscillators of substances may have only a discrete set of energy, and in the process of interaction with the radiation field, can change its energy in portions equal to . Planck's constant  is one of the fundamental constants of physics, along with others such as the charge and mass of the electron, the speed of light, and the Boltzmann constant. As the subsequent development of quantum physics shows, all mechanical moments of atoms, molecules, electrons, and nuclei are expressed in units of . In addition, Planck's constant enters into a series of relations that play a fundamental role in quantum physics and that determine the discrete states of the micro particles, the wave-particle duality of their properties. In this paper, it is proposed to determine Planck's constant by studying the characteristic curves of semiconductor LASERs obtained with the aid of an automated experimental model containing an Arduino board connected to an electronic circuit with these electronic devices. The experimental model consists of the following parts: optical bench with supports; ruler with zero centered, where the main maximum and secondary maximums of the spectrum of the light emitted by the electronic devices obtained with the aid of the diffraction network are projected; one-dimensional diffraction grating with known period; LASER pointer semiconductor; Arduino Uno board with electronic circuit that communicates with the computer via USB; computer. The Arduino platform for technical equipment is recommended for the educational process. Taking into account the ease of programming and its ability to study physical processes in real time, it is proposed to use Arduino boards in the modernization of automated general physics didactic laboratories manipulated remotely.