EFEK FOTO LISTRIK
M Ihwan Setiawan
Pendidikan Fisika
ABSTRAK
Eksperimen Efek Foto Listrik
Percobaan efek foto listrik merupakan salah satu eksperimen dalam menentukan ketetapan Planck (h= 6,2618x1
Kata kunci : Efek fotolistrik, potensial penghenti, energi ambang batas
PENDAHULUAN
Ini merupakan suatu temuan dimana pada masa itu Heinrich Rudolf Hertz menemukan fenomena efek Fotolistrik yang membingungkan para Fisikawan waktu itu. Namun seiringnya waktu, fenomena itu dapat di jawab oleh seorang Fisikawan Einstein.
Sebuah logam ketika diberi cahaya akan melepaskan elektron, yang akan menghasilkan arus listrik jika disambung ke rangkaian tertutup. Jika cahaya adalah gelombang seperti yang telah diprediksikan oleh Fisika klasik, maka seharusnya semakin tinggi intensitas cahaya yang diberikan maka semakin besar arus yang terdeteksi. Namun hasil eksperimen menunjukkan bahwa walaupun intensitas cahaya yang diberikan maksimum, elektron tidak muncul juga dari plat logam.
Tetapi ketika diberikan cahaya dengan panjang gelombang yang lebih pendek (frekuensi lebih tinggi, ke arah warna ungu dari spektrum cahaya) dari sebelumnya, tiba-tiba elektron lepas dari plat logam sehingga terdeteksi arus listrik, padahal intensitas yang diberikan lebih kecil dari intensitas sebelumnya. Berarti, energi yang dibutuhkan oleh plat logam untuk melepaskan elektronnya tergantung pada panjang gelombang. Fenomena ini tidak dapat dijelaskan oleh para Fisikawan pada waktu itu. Kalau cahaya itu memang benar-benar gelombang, yang memiliki sifat kontinyu, bukankah seharusnya energi yang bisa diserap darinya bisa bernilai berapa saja ? Tapi ternyata hanya jumlah energi tertentu saja yang bisa diserap untuk melepaskan elektron bebas.
Teka-teki ini akhirnya dijawab oleh Albert Einstein, yang mengemukakan bahwa cahaya terkuantisasi dalam gumpalan, gumpalan partikel cahaya yang disebut foton. Energi yang dibawa oleh foton sebanding dengan frekuensi cahaya dan tetapan yang disebut konstanta Planck. Dibutuhkan sebuah foton dengan energi yang lebih tinggi dari energi ikatan elektron untuk melepaskan elektron keluar dari plat logam. Ketika frekuensi cahaya yang diberikan masih rendah, maka walaupun intensitas cahaya yang diberikan maksimum, foton tidak memiliki cukup energi untuk melepaskan electron dari ikatannya. Tapi ketika frekuensi cahaya yang diberikan lebih tinggi, maka walaupun terdapat hanya 1 foton saja (intensitas rendah) dengan energi yang cukup, foton tersebut mampu untuk melepaskan 1 elektron dari ikatannya. Intensitas cahaya dinaikkan berarti akan semakin banyak jumlah foton yang dilepaskan, akibatnya semakin banyak elektron yang akan lepas. Einstein menjawab teka-teki mengenai fotolistrik.
PEMBAHASAN
Efek foto listrik adalah peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan suatu zat (logam), bila permukaan logam tersebut disinari cahaya (foton) yang memiliki energi lebih besar dari energi ambang (fungsi kerja) logam. Efek fotolistrik ini ditemukan oleh Albert Einstein, yang menganggap bahwa cahaya (foton) yang mengenai logam bersifat sebagai partikel. Tidak ada elektron yang dilepaskan oleh radiasi di bawah frekuensi ambang, karena elektron tidak mendapatkan energi yang cukup untuk mengatasi ikatan atom. Elektron yang dipancarkan biasanya disebut fotoelektron.
Efek fotolistrik adalah suatu proses dimana suatu cahaya dengan frekuensi cukup tinggi mengenai permukaan sebuah logam, sehingga dari permukaan logam itu terpancar elektron. Tabung yang divakumkan berisi dua elektroda yang dihubungkan dengan rangkaian eksternal, dengan keping logam yang permukaannya mengalami iradiasi dipakai sebagai anoda. Sebagian dari elektron yang muncul dari permukaan yang mengalami iradiasi mempunyai energi yang cukup untuk mencapai katoda. Ketika potensial perintang V ditambah, lebih sedikit elektron yang mencapai katoda dan arusnya menurun. Ketika V sama atau melebihi suatu harga Vo yang besarnya dalam orde beberapa volt, tidak ada elektron yang mencapai katoda dan arus terhenti. Terdapatnya efek fotolistrik menunjukkan bahwa gelombang cahaya membawa energi, dan sebagian energi yang diserap oleh logam dapat terkonsentrasi pada elektron tertentu pada dan muncul sebagai energi kinetik.
Banyaknya elektron yang dapat dipancarkan dari permukaan logam sangat tergantung pada intensitas penyinaran cahaya dan energinya tergantung pada frekuensi (ν). Jika diketahui konstanta Planck h = 6,626.10-3 J.s maka energi suatu fotolistrik dirumuskan :
E = hν (1)
Jika suatu elektron terikat dengan energi W, yang disebut sebagai fungsi kerja, maka besar energi foton menjadi :
E = hν - W (2)
Oleh karena energi foton merupakan suatu energi kinetik maka berlaku rumus Einstein
½mV2 = hν - W (3)
Dimana m : massa elektron
V : kecepatan elektron
W : kerja yang diperlukan untuk mengeluarkan elektron dari katoda
Efek fotolistrik banyak membantu penduaan gelombang-partikel, dimana sistem fisika (seperti foton dalam kasus ini) dapat menunjukkan kedua sifat dan kelakuan seperti-gelombang dan seperti-partikel, sebuah konsep yang banyak digunakan oleh pencipta mekanika kuantum. Efek fotolistrik dijelaskan secara matematis oleh Albert Einstein yang memperluas kuanta yang dikembangkan oleh Max Planck.
Hukum emisi fotolistrik:
1. Untuk logam dan radiasi tertentu, jumlah fotoelektro yang dikeluarkan berbanding lurus dengan intensitas cahaya yg digunakan.
2. Untuk logam tertentu, terdapat frekuensi minimum radiasi. di bawah frekuensi ini fotoelektron tidak bisa dipancarkan.
3. Di atas frekuensi tersebut, energi kinetik yang dipancarkan fotoelektron tidak bergantung pada intensitas cahaya, namun bergantung pada frekuensi cahaya.
4. Perbedaan waktu dari radiasi dan pemancaran fotoelektron sangat kecil, kurang dari 10-9 detik.
Dalam percobaam terdahulu tentang efek foto listrik yang dilakukan Milikan adalah lithium sebagai katoda dan mendapatkan hasil nilai tetapan h besarnya 6,67 x
BAHAN DAN METODE
a. Bahan Zinc
b. Sinar Ultraviolet
Radiasi UV dapat dibagi menjadi hampir UV (panjang gelombang: 380–200 nm) dan UV vakum (200–10 nm).
c. Penentuan Tetapan h
Untuk menentukan tetapan h, dapat dilakukan dengan percobaan efek fotolistrik, dengan sutu perhitungan maka akan didapat tetapan h, pada percobaan kali ini bahan yang digunakan adalah seng, dari sini akan diketahui apakah percobaan terdahulu yang menggunakan lithium hasilnya akan sama dengan menggunakan seng.
| NO | Lamda(m). | y(eV)(volt) | X( | Xy. | | (X-X rata2). |
| 1 | 12 | 6.2 | 0.083 | 0.51667 | 6.944 | 8.557556908 |
| 2 | 14 | 5 | 0.071428 | 0.35714 | 5.10204 | 3.126284482 |
| 3 | 16 | 3.6 | 0.0625 | 0.1625 | 3.90625 | 0.7662029975 |
| 4 | 18 | 2.6 | 0.0555 | 0.1444 | 3.0864 | 0.03074068675 |
| 5 | 20 | 2 | 0.05 | 0.1 | 2.5 | 0.1403774425 |
| 6 | 22 | 1.4 | 0.04545 | 0.06363 | 2.0661 | 0.6883519405 |
| 7 | 24 | 1 | 0.041667 | 0.041667 | 1.73611 | 1.459190985 |
| 8 | 26 | 0.8 | 0.038461 | 0.0307692 | 1.479289 | 2.336525566 |
| 9 | 28 | 0.4 | 0.03571428 | 0.014285 | 1.27551 | 3.25168091 |
| ∑ | | 23 | 0.48372028 | 1.4310612 | 28.09569 | 20.35691191 |
| | | | | | | |
a =
=
=92.92149081x
b =
=
= -2,438667728
X rata2=
=
= 0.05374669778
Sy =
=
= 1.705324096x
Sa = Sy
=1.705324096x
= 0.3723689066
Sb = Sy
=1.705324096x
=2.538266526
GRAFIK
Dari keterangan grafik diatas menunjukkan V(volt) dengan panjang gelombang(lamda) berbanding lurus.
KESIMPULAN
Jadi bahan seng itu berbeda dengan lithium karena dari keterangan yang kita peroleh dalam perhitungan dan data-data diatas dari hasil percobaan yang kita lakukan serta dari percobaaan-percobaan sebelumnya.
Dari percobaan diatas maka,diperoleh data sebagai berikut:
a = (92.92149081x
b = (-2,438667728±2.538266526
Xrata2 = 0.05374669778
Sy = 1.705324096x
DAFTAR PUSTAKA
Beiser, Arthur. 1999. Konsep Fisika Modern. Jakarta: Erlangga.
Bueche, Frederick J. 1989. Fisika Edisi Kedelapan. Jakarta: Erlangga.
