LED의 스펙트럼

알다시피, 여기 된 전자가 더 낮은 궤도로 떨어지면 LED가 광자를 방출하는데, 이것은 항상 같은 에너지 (읽기 : 파장)입니다. 그렇다면 왜 LED의 스펙트럼은 단지 한 줄이 아닌 종 모양의 곡선입니까 (다른 전자 전이에 대한 두 개의 선일 수 있습니까)?

몇 가지 이유. 양자 역학에 너무 깊이 들어 가지 않으면 서 주된 이유는 다음과 같습니다.

• LED의 절대 온도가 0이 아니면 원자가 진동하는 것입니다. 이 반도체는 많은 파장의 종파 및 횡파를 허용하며 모두 열역학으로 설명되는 방식으로 동시에 진행됩니다. 이것들은 다른 것들처럼 양자화되고 "포논"이라고 불립니다. 포논의 에너지와 운동량은 전자와 광자의 일반적인 단조 물과 상호 작용합니다. 광자 에너지가 퍼져 나옵니다.
• 포논이 전자 또는 광자와 에너지 / 운동량을 교환하지 않더라도 결정 격자가 움직이기 때문에 방출 된 빛에서 도플러 편이를 얻게됩니다.
• 하이젠 버그는 에너지와 시간 간격을 모두 정밀하게 측정 할 수는 없다고 말합니다. 이것은 실제로 특정 에너지의 광자를 측정하는 것이 아니라 생성하는 것입니다. 전자는 더 높은 상태로 여기 된 다음 다시 내려옵니다. 양자 시스템에서 에너지를 완벽하게 정확하게 변경하려면 초기, 중간 및 최종 상태를 설정하기 위해 무한한 시간 간격을 두어야합니다. 오래 기다리면 희미한 LED가 만들어집니다! 실제 LED의 광자 생성 프로세스는 피코 초 또는 나노초 단위로 빠르게 발생합니다. 방출 된 광자는 반드시 값의 확산을 갖습니다.
• 전자 부품에 사용되는 반도체는 매우 순수하지만 신중하게 제어 된 양의 도펀트가 추가되어 완벽하게 순수한 것은 아닙니다. 원치 않는 불순물이 있으며 원하는 도펀트 원자가 무작위로 분포합니다. 결정 격자는 완벽하지 않습니다. 전자가 선택할 수있는 정확한 에너지 수준은 다양하며 위치에 따라 다릅니다. 이상적인 반도체는 잘 정의 된 허용 에너지와 금지 된 에너지 대역을 가지고 있습니다. 불완전한 반도체에서는 가장자리가 희미합니다. 따라서 방출 된 빛에 대해 다양한 파장을 얻을 수 있습니다.

나는 전자와 핵 스핀의 영향에 대해 언급하지 않았거나, 질량이 다른 서로 다른 동위 원소가 결정 격자의 불완전 성을 더한다고 언급하지 않았다. 우리 물리학 자들이 빛나는 물질의 빛의 스펙트럼에 대한 세부 사항을 연구하는 데 왜 좋은 시간을 보내고 있는지 상상할 수 있습니다.

궤도 대체 에너지가 엄격하게 일정하지는 않지만 원자의 주변에 따라 (약간) 결정됩니다. 원자의 동위 원소 등

다른 사람들이 말한 것 외에도, LED 하우징 (투명 플라스틱 비트)은 일부 빛을 흡수하는 형광체로 도핑 / 혼합 된 다음 분자 공명에서 에너지를 방출합니다 (읽기 : 색상). 형광체는 단순한 분자 또는 혼합물 일 필요는 없습니다. 들어오는 광자 에너지 및 강도, 결정 배향, 혼합물 농도 등에 따라 다양한 강도로 여러 에너지를 방출합니다.

다른 사람들이 말한 것에 따라, LED에 의해 생성 된 광자는 안구나 검출기에 도달하기 위해 상당히 많은 원자를 통과하여 수많은 시간을 에너지를 전달하여 Fermi 분포 (이산 시스템의 양자 에너지 설명)를 좀 더 가우시안으로 만듭니다. (실제 측정에 대한 매크로 설명).