Efek fotolistrik merupakan peristiwa
terlepasnya elektron dari permukaan sebuah logam ketika dikenai atau menyerap
radiasi gelombang elektromagnetik yang memiliki frekuensi di atas ambang batas
permukaan logam. Elektron yang terpancar tersebut dinamakan foto elektron atau
elektron foton.
Foto percobaan :
Gambar Skema percobaan efek fotolistrik
Percobaan efek fotolistrik terdiri dari dua
buah lempengan logam yaitu anoda dan katoda yang dimasukkan ke dalam tabung
kaca, galvanometer untuk mengukur arus listrik, dan potensiometer. Jika
elektron mengenai permukaan katoda, maka elektron tersebut akan dipancarkan
anoda sehingga timbul arus pada rangkaian. Dengan percobaan efek fotolistrik,
kita dapat mengukur laju dan energi kinetik elektron yang terpancar yang
bergantung pada intensitas dan frekuensi gelombang cahaya yang datang. Tidak
semua radiasi cahaya dapat menimbulkan efek fotolistrik.
Hasil-hasil percobaan
Makin besar
intensitas cahaya, semakin banyak elektron-elektron yang diemisikan.
Kecepatan
elektron-elektron yang diemisikan hanya bergantung kepada frekwensi cahaya,
makin besar frekwensi cahaya makin besar pula kecepatan elektron yang
diemisikan.
Pada
frekwensi cahaya yang tertentu (frekwensi batas) emisi elektron dari logam tertentu
sama.
Peristiwa-peristiwa
di atas tidak dapat diungkap dengan teori cahaya Huygens.
Pada tahun
1901, Planck mengetengahkan hipotesa bahwa cahaya (gelombang elektromagnetik)
harus dianggap sebagai paket-paket energi yang disebut foton. Besar paket energi
tiap foton dirumuskan sebagai :
E
= h . f
E
|
=
|
Energi tiap
foton dalam Joule.
|
f
|
=
|
Frekwensi
cahaya.
|
h
|
=
|
Tetapan
Planck yang besarnya h = 6,625
.10 –34 J.det
|
Cahaya yang
intensitasnya besar memiliki foton dalam jumlah yang sangat banyak. Tiap-tiap
foton hanya melepaskan satu elektron. Kiranya mudah dipahami bahwa semakin
besar intensitas cahaya semakin banyak pula elektron-elektron yang diemisikan.
Tiap foton
yang datang pada logam, sebagian energinya digunakan untuk melepaskan elektron
dan sebagian menjadi energi kinetik elektron. Jika energi yang diperlukan untuk
melepaskan elektron sebesar a dan energi yang menjadi energi kinetik sebesar Ek
maka dapat ditulis persamaan :
E = a + Ek
h.f = ½ mv2
Dari
persamaan nampak jelas, makin besar frekwensi cahaya, makin besar kecepatan
yang diperoleh elektron. Efek fotolistrik dijelaskan secara
matematis oleh Albert Einstein yang mengacu pada
hipotesis Max Planck. Jika elektron mendapat energi foton lebih
besar dari energi ambangnya, maka kelebihan energi ini digunakan untuk menambah
energi kinetiknya. Energi kinetik maksimum dari elektron yang terpancar ditulis
sebagai berikut.
Ekmaks = hf –W0
Keterangan:
Ekmaks = selisih energi foton dan energi ambangnya;
h = konstanta Planck yang nilainya 6,63 x 10-34 J.s;
f = frekuansi (Hz); dan
W0 = fungsi kerja yang merupakan energi ambang atau energi ikat atom;
W0 = hf0; dan
f0 = frekuensi ambang.
Ekmaks = selisih energi foton dan energi ambangnya;
h = konstanta Planck yang nilainya 6,63 x 10-34 J.s;
f = frekuansi (Hz); dan
W0 = fungsi kerja yang merupakan energi ambang atau energi ikat atom;
W0 = hf0; dan
f0 = frekuensi ambang.
Grafik
hubungan energi kinetik maksimum elektron dengan frekuensi dapat digambarkan
sebagai berikut.
Grafik
hubungan antara energi kinetik dan potensial penghenti
Potensial
Penghenti
Percobaan
efek foto listrik juga merumuskan hubungan antara tegangan dan arus listrik
yang dihasilkan. Dari percobaan tersebut diperoleh bahwa saat tegangan nol,
arus tetap mengalir pada rangkaian. Jika keping katoda diberi tegangan minus
dan anoda diberi tegangan positif maka arus yang mengalir bertambah besar. Jika
tegangan anoda dan katoda dibalik, ternyata arus yang mengalir akan semakin
kecil sampai mendekati tegangan tertentu yang tidak ada arus. Potensial ini
disebut sebagai potensial penghenti atau disimbolkan sebagai vs.
Grafik
antara arus listrik yang dihasilkan sebagai fungsi tegangan digambarkan sebagai
berikut:
Grafik
hubungan arus dan tegangan
Besarnya potensial penghenti ini tidak bergantung pada intensitasnya, tetapi bergantung pada energi kinetik maksimumnya. Berikut ini persamaannya.
Besarnya potensial penghenti ini tidak bergantung pada intensitasnya, tetapi bergantung pada energi kinetik maksimumnya. Berikut ini persamaannya.
Ekmaks = ½ mv2
Jika muatan
elektron adalah e dan potensial penghentinya adalah V0,
maka
½ mvmaks2 =
e V0
Dari
persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa kecepatan elektron tidak bergantung
pada intensitas, akan tetapi bergantung pada tegangan penghentinya.
Sebelum ke contoh
soal, break dulu yuk! Dengerin lagu berikut ini biar gak stress...
Contoh soal
Pada suatu percobaan efek
fotolistrik, diketahui fungsi kerja logam yang digunakan adalah 3 eV. Cahaya
yang digunakan sebagai penyinar logam memiliki panjang gelombang λ dan
frekuensi f. Tentukan energi cahaya minimal yang dibutuhkan agar
elektron bisa terpancar!
Pembahasan
Diketahui:
c = 3 x 108 m/s
h = 6,6 x 10-34 Js
1 eV = 1,6 x 10-19 J
Ditanyakan: W0 ?
Jawab:
W0 = 3 eV = 3 x 1,6 x 10-19 Joule = 4,8 x 10-19 Joule
Jadi, energi minimum yang dibutuhkan untuk elektron berhenti adalah 4,8 x 10-19J.
Pembahasan
Diketahui:
c = 3 x 108 m/s
h = 6,6 x 10-34 Js
1 eV = 1,6 x 10-19 J
Ditanyakan: W0 ?
Jawab:
W0 = 3 eV = 3 x 1,6 x 10-19 Joule = 4,8 x 10-19 Joule
Jadi, energi minimum yang dibutuhkan untuk elektron berhenti adalah 4,8 x 10-19J.
Untuk lebih
memahami simak baik2 video berikut ini
Pertanyaan diskusi :
Diskusikan soal berikut dengan temanmu dan tulis jawaban atau pertanyaanmu
di kolom komentar, ok
Dalam suatu percobaan efek fotolistrik, cahaya yang digunakan
memiliki panjang gelombang 200 nm dan fungsi kerja logam yang digunakan adalah
2,4 eV. Panjang gelombang maksimum yang diperlukan logam untuk memancarkan
elektron adalah ....
Bisa kaaan....supaya lebih mantap yuk lanjut ke kuis,
dapatkan sertifikat dengan nilai terbaik!
Soal Efek Fotolistrik » Create Quiz with ProProfs
Pertanyaan diskusi :
Diskusikan soal berikut dengan temanmu dan tulis jawaban atau pertanyaanmu di kolom komentar, ok
Dalam suatu percobaan efek fotolistrik, cahaya yang digunakan memiliki panjang gelombang 200 nm dan fungsi kerja logam yang digunakan adalah 2,4 eV. Panjang gelombang maksimum yang diperlukan logam untuk memancarkan elektron adalah ....