Estimating the Planck´s Constant, an undergraduate experiment with STEM approach

Resumen

Una de las preocupaciones permanentes en la enseñanza a nivel universitario, es que el estudiante logre comprender los conceptos impartidos en los distintos cursos y crear correlaciones entre ellos que permitan la construcción de un conocimiento sólido e interdisciplinar. La metodología STEM Science, Technology, Engineering and Mathematics) permite que los estudiantes logren conectar ideas, desarrollar procedimientos experimentales e implementar simulaciones computacionales que permitan resolver problemas específicos en los distintos campos de la ciencia y la ingeniería. En este trabajo se utiliza la metodología STEM para estimar con mediciones experimentales el valor de la constante de Planck, partiendo de un aprendizaje basado en problemas y que involucra no solo el estudio teórico de la física de semiconductores al usar el principio de funcionamiento de un LED sino que permite el desarrollo de habilidades computacionales y de programación científica al usar la plataforma Arduino como una herramienta para la adquisición y el análisis de datos. En la propuesta que se presenta aquí, se utiliza un Arduino Uno para controlar la corriente que circula a través de un LED, permitiendo así construir una curva característica de corriente (I) vs. Voltaje (V) y determinar así el valor de la banda prohibida del semiconductor que conforma la unión P-N del LED. Si se usan LED’s con emisión en distintas longitudes de onda, es posible determinar por medio de un ajuste lineal el valor de la constante de Planck. Los resultados obtenidos son prometedores, toda vez que se entienda este como un sistema de bajo costo y que permita tener errores alrededor del 4% respecto a los valores obtenidos en la literatura