Spektrum LED

Seperti yang saya pahami, LED memancarkan foton ketika elektron tereksitasi jatuh kembali ke orbit yang lebih rendah, dan ini selalu merupakan energi yang sama (baca: panjang gelombang). Jadi mengapa spektrum LED adalah kurva berbentuk lonceng, bukan hanya garis (mungkin beberapa garis untuk transisi elektron yang berbeda)?

Beberapa alasan. Tanpa terlalu jauh ke dalam mekanika kuantum, alasan utamanya adalah:

• Jika LED tidak pada suhu nol absolut, atom-atomnya bergetar. Semikonduktor memungkinkan gelombang longitudinal dan transversal dari banyak panjang gelombang, semua terjadi pada saat yang sama dengan cara yang dijelaskan oleh termodinamika. Ini dikuantisasi, seperti yang lainnya, dan disebut "fonon" Energi dan momentum fonon berinteraksi dengan kejenakaan elektron dan foton yang biasa. Anda mendapatkan penyebaran energi foton yang keluar.
• Bahkan jika sebuah phonon tidak bertukar energi / momentum dengan elektron atau foton, hanya karena kisi kristal bergerak Anda mendapatkan perubahan Doppler dalam cahaya yang dipancarkan.
• Heisenberg mengatakan Anda tidak dapat mengukur interval energi dan waktu dengan presisi tinggi. Ini bukan benar-benar tentang mengukur tetapi menghasilkan foton dari energi tertentu. Sebuah elektron tereksitasi ke tingkat yang lebih tinggi, lalu kembali turun. Untuk memiliki perubahan energi yang sangat tepat dalam sistem kuantum Anda harus mengizinkannya interval waktu tak terbatas untuk menetapkan keadaan awal, menengah dan akhir. Menunggu selama itu akan menghasilkan LED redup! Proses pembuatan foton dalam LED nyata berlangsung cepat, sesuai urutan picoseconds atau nanoseconds. Foton yang dipancarkan tentu akan memiliki penyebaran nilai.
• Sementara semikonduktor yang digunakan dalam komponen elektronik sangat murni, dengan jumlah dopan yang dikontrol secara hati-hati ditambahkan, semikonduktor tidak pernah benar-benar murni. Ada pengotor yang tidak diinginkan, dan atom dopan yang kita inginkan, didistribusikan secara acak. Kisi kristal tidak sempurna. Tingkat energi yang tepat yang dapat dipilih oleh elektron bervariasi dan bergantung pada posisi. Semikonduktor ideal memiliki pita energi yang diizinkan dan energi terlarang. Dalam semikonduktor yang tidak sempurna, ini memiliki tepi kabur. Jadi Anda mendapatkan kisaran panjang gelombang untuk cahaya yang dipancarkan.

Saya belum menyebutkan efek dari spin elektron dan nuklir, atau bahwa isotop yang berbeda, memiliki massa yang berbeda, menambah ketidaksempurnaan kisi kristal. Anda dapat membayangkan mengapa kita para fisikawan bersenang-senang mempelajari detail spektrum cahaya dari bahan yang bercahaya.

Saya kira bahwa energi fallback orbit tidak sepenuhnya konstan, tetapi tergantung (sedikit) pada lingkungan atom, misalnya seberapa tepat ia cocok di grid, lokasi pengotor terdekat, jika atom dari berbagai isotop dilibatkan isotop atom, dll.

Selain apa yang dikatakan orang lain, rumah LED (bit plastik bening) didoping / dicampur dengan fosfor yang menyerap sebagian cahaya, kemudian mengirimkan energi pada resonansi molekuler mereka (baca: warnanya). Fosfor tidak perlu berupa molekul atau campuran sederhana, baik - mereka akan memancarkan beberapa energi dalam berbagai intensitas, tergantung pada energi dan intensitas foton yang masuk, orientasi kristal, konsentrasi campuran, dll.

Sejalan dengan apa yang dikatakan orang lain, foton yang dihasilkan oleh LED melalui beberapa atom untuk mencapai bola mata atau detektor Anda, mentransfer energi berkali-kali, membuat distribusi Fermi (deskripsi energi kuantum dari sistem diskrit) sedikit lebih Gaussian (deskripsi makroskopis pengukuran nyata).