Upload
merinda-lestari
View
49
Download
8
Embed Size (px)
DESCRIPTION
data praktikum
Citation preview
EFEK FOTOLISTRIK (h/e)
Zilmi Kaffah
Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Jember
09 November 2015
ABSTRAK
Efek fotolistrik merupakan gejala terlepasnya elektron dari permukaan logam disebabkan
adanya tumbukan elektromagnetik. Tujuan dari eksperimen ini adalah mengetahui pengaruh
filter transmisi dan frekuensi terhadap besarnya potensial penghenti, serta membandingkan
tetapan planck antara referensi dan hasil eksperimen. Sumber cahaya pada eksperimen yang
ditembakkan pada h/e apparatus, nantinya akan terlihat warna dan dibaca potensial
penghenti. Berdasarkan eksperimen dapat diketahui bahwa filter transmisi dan frekuensi
berbanding lurus terhadap besarnya potensial penghenti. Dan tetapan planck yang diperoleh
pada eksperimen 1,12 x 1034 disini dapat diketahui bahwa nilai ini lebih kecil bila
dibandingkan pada tetapan planck menurut literatur sebesar 6,26 x 1034
Kata Kunci : Efek fotolistrik, elektron, filter transmisi, h/e apparatus, tetapan planck
1. PENDAHULUAN
Efek fotolistrik merupakan gejala
terlepasnya elektron dari permukaan logam
disebabkan adanya tumbukan
elektromagnetik. Percobaan efek fotolistrik
pertama kali ditemukan oleh Young dan
Hertz pada tahun 1887. Dengan melakukan
eksperimen penyinaran pelat katoda
dengna cahaya monokromatik sehingga
menghasilkan elektron. Cahaya merupakan
energi yang kontinu, artinya apabila ada
sejumlah eneegi cahaya maka energi
tersebut senantiasa dapat dibagi menjadi
bagian yang lebih kecil lagi.
Percobaan efek fotolistrik sangat
mudah dilakukan. Langkah pertama yaitu
dengan menyusun rangkaian sesuai dengan
yang telah ditetukan. Selanjutnya mengatur
h/e appartus dan mengatur filter yamg
dipakai sesuai dengan spektrum warnanya.
Disini akan didapatkan data tegangan yang
terbaca pada voltmeter. Untuk
mendapatkan data potensial penghenti,
maka pada rangkaian di atas dilakukan
penghentian kemudian dilepaskan, maka
akan didapatkan potensial penghenti.
Untuk mendapatkan data ketika filter
transmisi yaitu dengan menaruh filter
transmisi di depan h/e apparatus.
Sesuaikan dengan data yang dibutuhkan
20, 40, 60, 80, dan 100 %. Selanjutnya data
potensila penghenti dicatat.
Eksperimen fotolistrik dilakukan
agar mahasiswa mengetahui dan
memahami proses efek fotolistrik. Selain
itu juga dapat menentukan fungsi kerja dari
suatu fotodioda, serta dapat menentukan
nilai tetapan planck. Sedangkan dalam
kehidupan sehari-hari, efek fotolistrik
banyak sekali penggunaannya. Diantaranya
adalah penggunaan suara dubbing dalam
sebuah film , pada tabung foto pengganda
dan fotodioda atau foto transistor, serta
masih banyak yang lainnya.
Abad ke-20 dinyatakan bahwa
elektron yang dipancarkan dari permukaan
logam, apabila cahaya yang frekuensinya
cukup tinggi jauh pada permukaan itu
(diperluka cahaya ultra ungu untuk hampir
semua logam kecuali logam alkali). Efek
fotolistrik itu merupakan gejala yang
berkaitan dengan kemampuan konduktor.
Cahay merupakan energi yag kontinu,
artinya apabila ada sejumlah energi cahaya
maka energi tersebut senantiasa dapat
dibagi menjadi bagian yang lebih kecil
lagi, sampai pada bagian yang energinya
nol.
Eksperimen fotolistrik ini meliputi
intensitas, frekuensi cahaya dan beda
poensial antara kedua pelat diubah-ubah.
Pada tahun 1905, einstein mngemukakan
penjelasan berupa ketergantungan
fotoelektron pada frekuensi radiasi.
Menurut Einstein, radiasi yang sampai
pada permukaan menjadi sebungkus energi
(foton). Tiap-tiap foton dari radiasi
berfrekuensi V memiliki energi :
E=h v
Untuk permukaan m, yaitu:
m=he
Dengan demikian, foton-foton berfrekuensi
tinggi akan memiliki energi yang lebih
besar dibandingkan dengan foton-foton
yang berfrekuensi rendah.
Einstein juga menjelaskan bahwa
untuk mengeluarkan elektron dari
pemukaan logam dibutuhkan energi
ambang. Jika radiasi pada elektromagnetik
yang terdiri atas foton mempunyai energi
yang lebih besar dibandingkan energi
ambang, maka elektron akan lepas dari
permukaan logam. Akibatnya energi
kinetik maksimum dari elektron dapat
ditentukan dengan persamaan :
Ek=hf hf 0
dengan
f . f 0=¿ frekuensi cahaya dan frekuensi
ambang ( Hz)
h=¿ konstanta planck(6,63 ×10−34 JS )
Ek=¿ energi kinetik (J)
2. METODE PENELITIAN
Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam
eksperimen ini adalah:
1. Mercury Light Source: sebagai
sumber foton / elektromagnetik
dengan beberapa panjang
gelombang.
2. h/e apparatus: untuk memunculkan
fotoelektron dipermukaan
fotodioda ketika sel ini disinari.
3. h/e accessory kit: berfungsi sebagai
komponen pelengkap dalam
eksperimen efek fotolistrik
4. Lensa / Grating Blazed 500 nm:
untuk menangkap cahaya yang
dipancarkan dari sumber cahaya
merkuri
5. Light block: berfungsi untuk
membloking/menghalangi cahaya.
6. Diffraction sets: sebagai alat untuk
menyebarkan cahaya yang masuk.
7. Relative transmission: berfungsi
sebagai filter transmisi dengan
intensitas persentase tertentu.
8. Voltmeter digital: berfungsi untuk
mengukur tegangan.
9. Yellow Filter: berfungsi untuk
meneruskan spektrum warna
kuning.
10. Green Filter: berfungasi untuk
meneruskan spektrum warna hijau.
Cara Kerja
1. Susunlah peralatan seperti gambar 3.2
a. Peralatan h/e dan sumber cahaya
merkuri dalam keadaan OFF.
b. Light block di bagian belakang
sumber cahaya merkuri,
c. Letakkan h/e accessory kit di
depan sumber cahaya,
d. Letakkan lensa/ grating pada
penyangga h/e accessory kit,
e. Pasang voltmeter digital pada h/e
apparatus,
Gambar 2.1 Desain Percobaan Efek Fotolistrik
(sumber : Modul eksperimen Fisika II, 2015)
2. Hidupkan sumber cahaya merkuri,
tunggu kira-kira 5 menit sehingga
muncul cahaya,
3. Amati bahwa sumber cahaya merkuri
memancarkan lima spektrum. Anda
dapat mengamati spektrum-spektrum
orde satu, orde dua, dan orde tiga
dengan meletakkan kertas putih di
depan grating. Perhatikan : Pada
bagian depan h/e apparatus terdapat
layar putih yang terbuat dari bahan
fluorescence khusus. Bahan ini akan
berpendar ketika terkena sinar
ultraviolet dan akan nampak berwarna
biru. Ketika anda mengarahkan
spektrum ultra violet yang terdifraksi
oleh kisi maka akan nampak garis
yang makin biru.
4. Hidupkan h/e apparatus. Atur posisi
h/e apparatus sehingga salah satu
spektrum cahaya sumber mengenai
bagian tengah jendela fotodioda.
Jendela fotodioda dapat dilihat dengan
memutar silinder hitam unit h/e ke
luar. Pilih spektrum yang paling
terang. Tutup kembali jendela
fotodioda.
5. Tekan tombol “push to zero” /
“discharge” pada panel h/e apparatus
untuk membuang muatan akumulasi
pada fotodioda. Ini akan menyakinkan
anda bahwa apa yang anda ukur
merupakan harga potensial penghenti
yang sesungguhnya.
Bagian I
1. Aturlah posisi h/e apparatus sehingga
salah satu spektrum cahaya sumber
masuk ke dalam fotodioda,
2. Gunakanlah filter warna kuning untuk
spektrum kuning.
3. Letakkan filter yang anda pilih tepat di
depan reflektif h/e apparatus dengan
menempelkan pada komponen holder.
4. Letakkan dan posisikan relative
transmission di depan reflektif h/e
apparatus (atau di depan filter jika
anda menggunakan filter). Pilih angka
100% intensitas spektrum
ditransmisikan menuju fotodioda.
Tekan tombol “discharge” lalu
lepaskan.
5. Catatlah berapa tegangan yang terbaca
pada voltmeter.
6. Geserlah relative transmission pada
harga yang lebih rendah 80
Tabel pengamatan :
Bagian II
1. Selanjutnya, lakukanlah langkah
berikut. Aturlah posisi h/e apparatus
sehingga spektrum warna kuning pada
orde satu tepat mengenai jendela
fotodioda. Letakkan filter warna
kuning di depan h/e apparatus. Tekan
tombol push zero, lalu lepaskan.
2. Catat tegangan output (potensial
penghenti).
3. Ulangi langkah No.13 dan 14 untuk
setiap warna spektrum yang ada.
Jangan lupa gunakanlah filter warna
hijau ketika anda mulai mengukur
spektrum cahaya hijau. Lakukan
pengukuran secara berurutan dari
gelombang panjang ke gelombang
pendek (kuning ke ultraviolet).
Tabel pengamatan :
Analisis Data
Analisis data digunakan dalam
eksperimen efek fotolistrik adalah :
∆ V =he
V−∅e
c=−∅
e
m=he
D=
he
the best−he
ref
he
referensix100%
3. HASIL DAN DISKUSI
Tabel 3.1 pengamatan efek fotolistrik
menggunakan efek filter transmisi
Gambar 3.1 grafik hubungan filter
transmisi dengan potensial penghenti
Tabel 3.2 pengamatan efek fotolistrik pada orde satu
Gambar 3.2 grafik hubungan frekuensi
dengan potensial penghenti
Gambar 3.3 eror grafik hubungan frekuensi
dengan potensial penghenti
Tabel 3.3 pengamatan efek fotolistrik pada
orde dua
Gambar 3.4 grafik hubungan frekuensi
dengan potensial penghenti
Gambar 3.5 eror grafik hubungan frekuensi
dengan potensial penghenti
Efek fotolistrik merupakan gejala
terlepasnya elektron dari dasar permukaan
logam disebabkan adanya tumbukan
elektromagnetik. Dalam eksperimen efek
fotolistrik ini dilakukan dua kali
percobaan. Pada percobaan pertama
diletakkan filter transmisi diantara sumber
cahaya dan h/e apparatus. Filter transmisi
ini ditempelkan pada h/e apparatus. Filter
transmisi yang digunakan adalah 20%,
40%, 60%, 80%, dan 100%. Besar filter
transmisi ini akan berpengaruh terhadap
nilai potensial penghenti yang diperoleh.
Berdasarkan hasil eksperimen pertama
dapat diketahui bahwa semakin besar filter
transmisi yang digunakan maka akan
semakin besar potensial penghenti yang
didapatkan. Sehingga dapat disimpulkan
bahwa besarnya filter transmisi akan
berbanding lurus terhadap potensial
penghenti pada eksperimen.
Selanjutnya yaitu percobaan kedua,
pada percobaan ini tidak digunakan filter
transmisi, sehingga disini akan diketahui
pengaruh frekuensi tiap warna terhadap
besarnya potensial penghenti . namun
disini diperhatikan pada orde satu dan orde
dua. Selanjutnya data hasil eksperimen
diketahui bahwa frekuensi ini juga
berbanding lurus terhadap besarnya
potensial penghenti. Misalnya pada data
orde satu, saat frekuensi sebesar 5,187 .
1014 Hz didapatkan potensial penghenti
sebesar 0,73 volt, dan pada saat 756564
didapatkan 2614. Sedangkan untuk orde
kedua besar potensial penghenti yang
dihasilkan lebih kecil dibandingkan pada
orde satu. Hal ini disebabkan karena pada
orde dua warna yang terlihat lebih
memudar jika pada orde satu. Pada orde
satu warna akan terlihat dengan jelas.
Berdasarkan hasil potensial
penghenti, maka akan didapat nilai tetapan
planck pada eksperimen. Tetapan planck
berdasarkan referensi adalah 6,26 . 1034 ,
sedangkan tetapan planckyang dihasilkan
pada eksperimen adalah 1,602 . 1034 .
Terdapat selisih perbedaan yang cukup
kecil, hal ini mungkin dikarenakan
ketelitian alat yang sangat kurang serta
ketelitian pembacaan pada alat praktikum.
Dari data yang diperoleh, potensial
penghenti dan frekuensi dapat ditarik
sebuah grafik yang mana nantinya akan
membentuk garis linier jika titik-titik pada
grafik ditarik dalam satu garis. Hal ini
sesuai dengan teori bahwa semakin besar
frekuensi maka akan semakin besar
potensial penghenti.
4. KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan dari eksperimen efek
fotolistrik adalah :
1. Filter transmisi akan berpengaruh
terhadap besarnya potensial
penghenti. Semakin besar filter
transmisi yang digunakan maka
semakin besar pula potensial
penghenti yang dihasilkan.
2. Besarnya frekuensi berbanding lurus
terhadap besarnya potensial
penghenti , sama halnya dengan
hubungan filter transmisi dan
potensial penghenti di atas.
3. Besarnya tetapan planck pada
eksperimen adalah 1,602 . 1034 ,
sedangkan pada referensi 6,26 . 1034.
Disini dapat diketahui bahwa
terdapat selisih yang kecil diantara
keduanya.
4. Grafik hubungan antara potensial
penghenti dengan frekunensi akan
membentik garis lurus (linier) jika
dihubungkan semua titik-titiknya.
Saran untuk eksperimen efek
fotolistrik ini adalah praktikan sebelum
melakukan praktikum diharapka membaca
materi terlebih dahulu, agar pada saat
praktikum dapat berjalan dengan lancar
dengan pemahaman yang baik. Untuk
mendapatkan nilai yang akurat , percobaan
dapat dilakukan secara berulang.
DAFTAR PUSTAKA
Azman, N. 1983. Teori dan apenyelesaian
Fisika Modern . Surabaya: Sinar
Wijaya.
Beiser, A. 1999. Konsep Fisika Modern
edisi Keempat. Jakarta: Erlangga..
Krane, K. 1992. Fisika Modern. Jakarta :
Universitas Indonesia.
Malago, JD. 2005. Pengantar Fisika
Modern.. Makassar : Uninersitas
Negeri Makassar.
Muljino. 2003. Fisika Modern. Jakarta :
Penerbit Andi.
Tipler, P. 1991. Fisika untuk Sains dan
Teknik. Jakarta : Erlangga.