LEDのスペクトル

私が理解しているように、励起された電子がより低い軌道に戻ったときにLEDは光子を放出し、これは常に同じエネルギーです（読み：波長）。それでは、なぜLEDのスペクトルは単なる線ではなくベル型の曲線なのでしょうか（異なる電子遷移のための2、3の線）。

いくつかの理由。量子力学に深く入り込むことなく、主な理由は次のとおりです。

• LEDの絶対温度がゼロでない場合、その原子は振動しています。半導体は、多くの波長の縦波と横波を可能にし、すべてが熱力学で記述された方法で同時に進行します。これらは他のものと同様に量子化され、「フォノン」と呼ばれます。フォノンのエネルギーと運動量は、電子と光子の通常のふざけたものと相互作用します。光子エネルギーの広がりが出てきます。
• フォノンが電子/光子とエネルギー/運動量を交換しない場合でも、結晶格子が動いているという理由だけで、放射光にドップラーシフトが生じます。
• ハイゼンベルクは、エネルギーと時間間隔の両方を究極の精度で測定することはできないと言います。これは、実際には特定のエネルギーの光子を測定することではなく、生成することです。電子はより高い状態に励起され、その後戻ってきます。量子システムで完全に正確なエネルギー変化を得るには、初期、中間、および最終状態を確立するために無限の時間間隔を許可する必要があります。長く待つと薄暗いLEDになります！実際のLEDでの光子生成プロセスは、ピコ秒またはナノ秒のオーダーで迅速に行われます。放出されたフォトンには、必ず値の広がりがあります。
• 電子部品に使用される半導体は非常に純粋であり、慎重に制御された量のドーパントが添加されていますが、完全に純粋というわけではありません。望ましくない不純物があり、必要なドーパント原子はランダムに分布しています。結晶格子は完全ではありません。電子が選択できる正確なエネルギーレベルはさまざまであり、位置によって異なります。理想的な半導体には、許容エネルギーと禁止エネルギーの明確に定義されたバンドがあります。不完全な半導体では、これらはファジーエッジを持ちます。したがって、放射光の波長範囲を取得できます。

電子スピンと核スピンの効果についてはまだ言及していません。また、異なる質量を持つ異なる同位体が結晶格子の不完全性を増すことについても言及していません。物理学者が熱烈な物質からの光のスペクトルの詳細を研究するのに非常に良い時間を持っている理由を想像できます。

軌道のフォールバックエネルギーは厳密に一定ではなく、原子の近傍（例えば、グリッドへの適合度、近隣の不純物の位置、さまざまな同位体の原子が関与している場合）に依存していると思います原子の同位体など

他の人が言ったことに加えて、LEDハウジング（透明なプラスチックビット）には、一部の光を吸収する蛍光体がドープ/混合され、分子共鳴でエネルギーを放出します（読み取り：色）。蛍光体は、単純な分子や混合物である必要はありません-入ってくる光子のエネルギーと強度、結晶の向き、混合物の濃度などに応じて、さまざまな強度でいくつかのエネルギーを放出します。

他の人が言ったことに沿って、LEDによって生成された光子は、あなたの眼球または検出器に到達するためにかなりの原子を通過し、数え切れないほどのエネルギーを伝達し、フェルミ分布（離散システムの量子エネルギー記述）をかなりガウスにします（実際の測定値の巨視的な説明）。