Konstanta Planck

JURNAL KONSTANTA PLANCK 1

Abstrak—Telah dilakukan percobaan mengenai Konstanta Planck. Percobaan ini bertujuan untuk menentukan nilai konstanta Planck dan menentukan fungsi kerja suatu material. Peralatan yang digunakan adalah Planck’s constant experiment apparatus, power supply 220 V, dan filter warna merah, kuning, hijau dan biru. Pertama skala voltmeter dan amperemeter dipastikan pada keadaan nol. Kemudian peralatan dihubungkan dengan sumber tegangan dan hidupkan alat dengan memutar pada posisi on. Posisikan inter/exter pada inter dan meas/calib pada posisi meas. Filter dimasukkan pada folter dan light adjusting dial diputar agar lampu menyala dan arus dicatat. Nodic voltage diputar hingga arus yang terbaca oleh amperemeter menjadi nol dan tegangan dicatat. Dengan cara yang sama diulangi untuk filter, intensitas, dan sensitifitas yang lain. Dari percobaan ini, dapat disimpulkan bahwa nilai konstanta Planck adalah 3.9249 x 10-34 Js dan nilai fungsi kerja dari logam adalah 0.62485 eV.

Kata Kunci— Konstanta Planck, Efek Fotolistrik, Cahaya

I. PENDAHULUANCahaya merupakan salah satu sumber energi alternatif.

Cahaya terdiri atas dua jenis, yaitu cahaya polikromatik dan cahaya monokromatik. Cahaya polikromatik adalah cahaya yang terdiri atas banyak range panjang gelombang. Sedangkan cahaya monokromatik adalah cahaya yang hanya memiliki satu range panjang gelombang. Energi cahaya dapat diubah menjadi energi lain, salah satunya adalah energi listrik. Efek Fotolistrik adalah fenomena yang dapat menjelaskan peristiwa terjadinya energi cahaya yang diubah menjadi energi listrik[1].

Gambar 1.1 Efek Fotolistrik

Apabila cahaya datang pada permukaan logam katoda, maka elektron akan tereksitasi (gambar 1.1). Energi ikat elektron dalam atom adalah fungsi kerja. Cahaya memberikan energinya pada elektron dalam atom logam. Jika besar dari energi yang diberikan oleh cahaya melebihi dari fungsi kerjanya, maka elektron dapat bergerak (tereksitasi) ke anoda. Selisih energi cahaya dengan fungsi kerjanya digunakan elektron untuk bergerak atau disebut energi kinetik elektron. Nilai dari fungsi kerja bergantung pada jenis material elektroda. Elektron yang mengalir dapat menimbulkan arus listrik yang terbaca oleh amperemeter. Besarnya energi kinetic elektron dapat diketahui dengan cara memperbesar potensial penghambat sehingga arus yang terbaca oleh amperemeter menjadi nol atau dapat dirumuskan sebagai berikut[2]:

(12

m v2)maks = e V0 = hν – Φ (1)

Jumlah energi yang dipancarkan atau diserap dalam bentuk radiasi elektromagnetik disebut kuantum. Besarnya energi atau kuantum dinyatakan dalam persamaan:

E = h cλ

(2)

dimanaE adalah energi (J), h adalah konstanta Planck (Js), c adalah kecepatan cahaya dan λ adalah panjang gelombang. Nilai h ditentukan oleh Planck dengan menyesuaikan fungsinya dengan data yang diperoleh pada suhu 1600 K. Karena memperoleh satu fotoelektron untuk setiap foton yang terserap, maka penaikan intensitas sumber cahaya akan berakibat semakin banyak fotoelektronyang dipancarkan. Namun demikian semua fotoelektron ini akan memiliki energi kinetik yang sama. Tetapan Planck dipandangsebagai tetapan alam dan telah diukur dengan ketelitian tinggi. Nilainya adalah 6.63 x 10-34 Js[3].

II. METODE

Pada percobaan Konstanta Planck ini, didapatkan data berupa arus listrik yang dihasilkan cahaya dan tegangan penghambat. Pada alat Planck’s constant experiment apparatus terdapat beberapa tombol, yaitu tombol power untuk menyalakan dan mematikan alat, zero adj berfungsi untuk membuat jarum amperemeter tepat berada pada titik nol, sensitivitas untuk mengatur sensitivitas alat, light adj berfungsi untuk mengatur intensitas lampu, dan anode voltage untuk mengatur tegangan penghambat.

Katoda

Anoda

Stopping Potential Amperemeter

e-

KONSTANTA PLANCKAlfian Putra Sambanyu, Ridlo F, Aris W, M. Nashrullah, Arum Puspitasari

Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Institut Teknologi Sepuluh NopemberJl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: [email protected]

Disiapkan alat bahan

Ampermeter & voltmeter dipastikan dalam posisi nol

Alat dihubungkan dengan tegangan 220 V volt

Alat dinyalakan dengan memutar power switch pada posisi on

Meas/calib diatur pada posisi meas & inter/exter pada posisi inter

Filter warna dimasukkan pada folter intel dan ditutup kembali

Sensitivitas alat diatur

Light adjusting dial diputar agar incandescent lampu menyala

Nilai arus pada amperemeter dicatat

Anodic voltage adjusting dial diputar ke kanan sampai ampermeter menunjukkan angka nol

Hasil

Dicatat besar potensial pada voltmeter

Diulang dengan variasi


Pertama skala voltmeter dan amperemeter dipastikan pada keadaan nol. Kemudian peralatan dihubungkan dengan sumber tegangan dan hidupkan alat dengan memutar pada posisi on. Posisikan inter/exter pada inter dan meas/calib pada posisi meas. Filter dimasukkan pada folter dan light adjusting dial diputar agar lampu menyala dan arus dicatat. Nodic voltage diputar hingga arus yang terbaca oleh amperemeter menjadi nol dan tegangan dicatat. Dengan cara yang sama diulangi untuk filter, intensitas, dan sensitifitas yang lain.

Berdasarkan metode diatas, dapat dihitung

Gambar 2.1 Planck’s Constant Experiment Apparatus

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada percobaan ini, digunakan beberapa alat, yaitu

Planck’s Constant Experiment Apparatus yang berfungsi

untuk menghitung nilai konstanta planck, power supply


berfungsi sebagai sumber tegangan, dan filter warna

berfungsi sebagai pengubah cahaya polikromatik (cahaya

lampu) menjadi cahaya monokromatik.

Tabel 1 Data percobaan Konstanta Planck

Warna Sensitivitas Intensitas I(μA) Vs(volt)

Merah

0.1 μA

1 12.5 0.3

2 17.5 0.35

3 21.5 0.6

4 25 0.72

1 μA

1 3 0.25

2 5 0.3

3 7.5 0.33

4 9 0.4

Kuning

0.1 μA

1 34 0.51

2 46 0.6

3 54 0.7

4 59 0.74

1 μA

1 11 0.43

2 20 0.6

3 27.5 0.65

4 32 0.7

Hijau

0.1 μA

1 26 0.55

2 37.5 0.63

3 45 0.74

4 50 0.8

1 μA

1 5 0.4

2 13 0.65

3 20 0.75

4 30 0.8

Biru 0.1 μA 1 23 0.7

2 43 0.9

3 55 1.2

4 65 1.25

1 μA

1 4 0.45

2 12.5 0.65

3 22.5 0.8

4 30 0.85

Berdasarkan data diatas, dapat dihitung nilai fungsi

kerja dan konstanta planck menggunakan grafik hubungan

antara frekuensi dengan stopping potensial (grafik 1)

sehingga didapatkan perhitungan sebagai berikut:

Tabel 2 Data frekuensi cahaya monokromatik

Warna Frekuensi (1/s)merah 4.37956E+14

kuning 5.17241E+14

hijau 5.6338E+14

biru 6.34921E+14

Grafik 1 Frekuensi terhadap stopping potensial

400000 450000 500000 550000 600000 6500000

0.2

0.4

0.6

0.8

f(x) = 1.97451110038765E-06 x − 0.548026673229538R² = 0.97714932809979

Grafik hubungan Vs dan frekuensi pada saat sensitivitas 0.1μA dan

intensitas 1

f(m/nm.s)

Vs (v

olt)


Tabel 3 Data perhitungan konstanta Planck dan fungsi kerja

untuk sensitivitas 0.1

h (Js) w (eV)

3.204E-34 0.684

4.806E-34 0.8128

4.806E-34 0.8815

4.806E-34 1.0918

Rata-rata 4.4055E-34 0.867525

Tabel 4 Data perhitungan konstanta Planck dan fungsi kerja

untuk sensitivitas 1

h (Js) w (eV)

9.612E-35 0.0975

4.806E-34 0.2263

4.806E-34 0.5802

3.204E-34 0.6247

Rata-rata 3.4443E-34 0.382175

Intensitas cahaya adalah energi yang dipancarkan oleh

suatu sumber cahaya per satuan waktu per satuan luas.

Dilihat dari data pada tabel 1, intensitas yang diberikan

memiliki skala 1,2,3, dan 4 dengan skala 4 adalah yang

memiliki intensitas tertinggi. Sehingga skala 4

menghasilkan arus yang terbesar dibandingkan dengan

skala lain.

Pada Planck’s Constant Experiment Apparatus terdapat

dua pilihan sensitivitas pengukuran, yaitu 0.1 μA dan 1μA.

Perbedaannya terletak pada kepekaan pengukuran arus oleh

amperemeter sehingga pada tabel 2 nlai h yang dihasilkan

memiliki perbedaan yang kecil satu sama lain dibandingkan

dengan tabel 3.

Cahaya yang digunakan pada percobaan ini berasal dari

cahaya lampu yang merupakan cahaya polikromatik.

Sehingga untuk dapat menghasilkan cahaya monokromatik

digunakan filter warna merah, kuning, hijau, dan biru.

Perbedaan filter warna ini tidak mempengaruhi nilai dari

konstanta Planck yang diukur karena jika energi berbanding

terbalik dengan frekuensi cahaya.

Nilai dari konstanta Planck yang sebenarnya

adalah 6.63 x 10-34 Js. Namun, setelah dilakukan

percobaan ini didapatka nilai konstanta Planck adalah

3.9249 x 10-34 Js. Perbedaan ini disebabkan sulitnya

praktikan membaca nilai yang ditunjukkan oleh

amperemeter analog, lampu pada alat yang telah dipakai

berulang kali, dan switch sensitivitas yang tidak berfungsi

dengan baik.

IV. KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa nilai konstanta Planck adalah 3.9249 x 10-34 Js dan nilai fungsi kerja dari logam adalah 0.62485 eV.

UCAPAN TERIMA KASIHPraktikan mengucapkan terima kasih kepada asisten

laboratorium Ridlo F, Aris W, M. Nashrullah, Arum Puspitasari yang telah membimbing dalam praktikum Konstanta Planck. Tidak lupa kepada temen-teman satu kelompok atas kerjasamanya selama dalam melakukan praktikum ini.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Kenneth, Krane. 1992. Fisika Modern Edisi Ketiga. UI Press : Jakarta.

[2] Tipler, Paul. 2001 . Physics For Science and Engineer. Willey: California.

[3] Halliday, Resnick . 1986. Fisika Modern. Erlangga: Jakarta.


LAMPIRAN

400000 450000 500000 550000 600000 6500000

0.20.40.60.8

1

f(x) = 2.67709547112319E-06 x − 0.821280270355147R² = 0.966762469060304

Grafik hubungan Vs dan frekuensi pada saat sensitivitas 0.1μA dan

intensitas 2

f(m/nm.s)

Vs (v

olt)

400000 450000 500000 550000 600000 6500000

0.5

1

1.5

f(x) = 2.89668394730924E-06 x − 0.749501134093878R² = 0.805895968746295

Grafik hubungan Vs dengan frekuensi pada saat sensitivitas

0.1μA dan intensitas 3

f(m/nm.s)

Vs(v

olt)

400000 450000 500000 550000 600000 6500000

0.5

1

1.5

f(x) = 2.57593687116317E-06 x − 0.509319047036145R² = 0.720909110669213

Grafik hubungan Vs dengan frekuensi pada saat sensitivitas

0.1μA dan intensitas 4

f(m/nm.s)

Vs (v

olt)


400000 450000 500000 550000 600000 6500000

0.10.20.30.40.50.6

f(x) = 6.12617012981788E-07 x + 0.0851825453673097R² = 0.324260162405923

Grafik hubungan Vs dengan frekuensi pada saat sensitivitas 1μA

dan intensitas 1

f(m/nm.s)

Vs (v

olt)

400000 450000 500000 550000 600000 6500000

0.20.40.60.8

1

f(x) = 2.67709547112319E-06 x − 0.821280270355147R² = 0.966762469060304


dan intensitas 2

f(m/nm.s)

Vs (v

olt)

400000 450000 500000 550000 600000 6500000

0.5

1

1.5

f(x) = 2.89668397699535E-06 x − 0.74950114985838R² = 0.805895756127888


dan intensitas 3

f(m/nm.s)

Vs (v

olt)


400000 450000 500000 550000 600000 6500000

0.20.40.60.8

1

f(x) = 2.49846627661951E-06 x − 0.745110844750172R² = 0.91302523917768


dan intensitas 4

f(m/nm.s)

Vs (v

olt)

Documents

Konstanta Planck