EFEK FOTOLISTRIK

DISUSUN OLEH:FARAH DIBA MANOPPO

RIYAN HIDAYAHSULTHAN MUZAKKI

XII. IPA 1

PROFILE ALBERT EINSTAINAlberts Einstain adalah seorang ilmuan fisika teoritis yang di pandang luas sebagai ilmuan terbesar dan sangat terkenal dalam abad ke-20. beliau mengemukakan teori relativitas dan juga banyak menyumbang bagi pengembangan mekanika kuantum, mekanika statistika, dan kosmologi.Beliau lahir di Ulm, Kerajaan Wuttemberg, Jerman pada tanggal 14 Maret 1879.Selain itu, beliau dianugerahi pernghargaan Nobel dalam fisika atas pengabdiannya terhadap ilmu fisika teoritis yang mengembangkan teori umum relativity pada tahun 1921. salah satu rumus yang paling terkenal dan membuatnya banyak dikenal orang adalah rumus Rumus teori relativitas yaitu:

2mcE

EFEK FOTOLISTRIK

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.

Energi kinetik foto elektron yang terlepas:

Ek maks = e Voh f = energi foton yang menyinari logamh fo = Fo frekuensi ambang = fungsi kerja= energi minimum untuk melepas elektrone = muatan elektron = 1.6 x 10-19CVo = potensial penghenti

Proses kebalikan foto listrik adalah proses pembentukan sinar X yaitu proses perubahan energi kinetik elektron yang bergerak menjadi gelombang elektromagnetik (disebut juga proses Bremmsstrahlung).

Ek = h f - h fo

EFEK COMPTON

Konsep foton dikembangkan oleh Compton, yang menunjukkan bahwa foton memiliki momentum (p) yang besarnya:

Hal ini menunjukkan bahwa foton dapat berkelakuan sebagai partikel (materi), dengan massa (m):

Pada gejala Compton,foton (sinar X) yang menumbuk elektron atom suatu zat dihamburkan dengan panjang gelombang lebih besar.

Selisih panjang gelombang foton yang dihamburkan:

p = E/c - h f/c = h/l

m = p/c karena m = E/c² = hf/c² = h/c l

l' - l = h/moc (1 - cos q)

HIPOTESIS de BROGLIE

Louis de Broglie mengemukakan hipotesis:"Cahaya selain memiliki sifat sebagai partikel, juga memiliki sifat sebagai gelombang".

Panjang gelombang de Broglie:

h = konstanta Planckm = massa partikelv = kecepatan partikel

ldB = h/m v = h/p

EFEK FOTOLISTRIK

Skema alat untuk menyelidiki efek fotolistrik

Gmengadakan percobaan. Alat tersebut terdiri atas tabung hampa udara yang dilengkapi dengan dua elektroda A dan B dan dihubungkan dengan sumber tegangan arus searah (DC). Pada saat alat tersebut dibawa ke dalam ruang gelap, maka amperemeter tidak menunjukkan adanya arus listrik. Akan tetapi pada saat permukaan Katoda (A) dijatuhkan sinar amperemeter menunjukkan adanya arus listrik. Hal ini menunjukkan adanya aliran arus listrik. Aliran arus ini terjadi karena adanya elektron yang terlepas dari permukaan (yang selanjutnya disebut elektron foto) A bergerak menuju B.ambar diatas menggambarkan skema alat yang digunakan Einstein untuk

Apabila tegangan baterai diperkecil sedikit demi sedikit, ternyata arus listrik juga semakin mengecil dan jika tegangan terus diperkecil sampai nilainya negatif, ternyata pada saat tegangan mencapai nilai tertentu (-Vo), amperemeter menunjuk angka nol yang berarti tidak ada arus listrik yang mengalir atau tidak ada elektron yang keluar dari keping A. Potensial Vo ini disebut potensial henti, yang nilainya tidak tergantung pada intensitas cahaya yang dijatuhkan. Hal ini menunjukkan bahwa energi kinetik maksimum elektron yang keluar dari permukaan adalah sebesar :

Grafik hubungan antara intensitas dengan potensial hentidengan :

Ek = energi kinetik elektron foto (J atau eV)m = massa elektron (kg)v = kecepatan elektron (m/s)e = muatan elektron (C)Vo = potensial henti (volt)

TEORI KUANTUM TENTANG EFEK FOTOLISTRIK

Menurut Einstein energi yang dibawa foton adalah dalam bentuk paket, sehingga energi ini jika diberikan pada elektron akan diberikan seluruhnya, sehingga foton tersebut lenyap. Oleh karena elektron terikat pada energi ikat tertentu, maka diperlukan energi minimal sebesar energi ikat elektron tersebut. Besarnya energi minimal yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari energi ikatnya disebut fungsi kerja (Wo) atau energi ambang. Besarnya Wo tergantung pada jenis logam yang digunakan. Apabila energi foton yang diberikan pada elektron lebih besar dari fungsi kerjanya, maka kelebihan energi tersebut akan berubah menjadi energi kinetik elektron. Akan tetapi jika energi foton lebih kecil dari energi ambangnya (hf < Wo) tidak akan menyebabkan elektron foto.

Frekuensi foton terkecil yang mampu menimbulkan elektron foto disebut frekuensi ambang. Sebaliknya panjang gelombang terbesar yang mampu menimbulkan elektron foto disebut panjang gelombang ambang. Sehingga hubungan antara energi foton, fungsi kerja dan energi kinetik elektron foto dapat dinyatakan dalam persamaan :E = Wo + Ek atau Ek = E – Wo

sehingga Ek = hf – hfo = h (f – fo)

Grafik hubungan antara Ek dengan fdengan :Ek = energi kinetik maksimum elektron fotoh = konstanta Planckf = frekuensi fotonfo = frekuensi ambang

FAKTA-FAKTA EKSPERIMENTAL FOTOLISTRIK

a. Potensial pemberhenti Vo untuk bahan anoda tertentu tidak bergantung dari intensitas cahaya yang menyinari bahan anoda.

b. Potensial pemberhenti Vo bergantung dari frekuensi dari cahaya yang menyinari anoda. Dalam gambar di bawah ini lengkung Io terhadap Vo dibuat untuk keadaan dengan anoda yang sama, dan tiga frekuensi yang berlainan.

c. Untuk satu macam bahan anoda lengkung potensial pemberhenti Vo sebagai fungsi frekuensi v cahaya, merupakan garis yang lurus. Ternyata ada satu frekuensi potong Vo (cut-of frequency) yang menjadi batas efek fotolistrik. Artinya bahwa cahaya dengan frekuensi di bawah harga Vo tidak akan menghasilkan efek fotolistrik berapapun intensitasnya. Setiap bahan anoda mempunyai Vo tersendiri.

CONTOH SOAL:1. Amati dengan baik pada gambar diwabah, gambar yang menerangkan percobaan penyinaran suatu lempeng logam dengan menggunakan cahaya berikut:

PertanyaanJikala fungsi pada kerja logam = 2,2 eV & cahaya yang akan di sinarkan memiliki panjang gelombang λ serta frekuensi f tentukanlah :a. Energi pada cahaya, yang minimal di perlukan supaya elektron-elektron terlepas dari logam tersebut!b. Frekuensi pada cahaya, yang minimal diperlukan supaya elektron-elektron tersebut lepas dari logam!a. Panjang gelombang maksimum yang diperbolehkan supaya elektron-elektron terlepas dari logam tersebut!Gunakanlah data-data berikut untuk membantu menyelesaikan:Cepat rambat cahaya c = 3 x 108 m/sTetapan Planck h = 6,6 x 10−34 Js 1 eV = 1,6 x 10−19 joule

Jawaban/Pembahasaan

a. Energi pada cahaya, yang minimal di perlukan supaya elektron-elektron terlepas dari logam!energi cahaya yang minimal tidak lain ialah energi ambang atau fungsi daripada kerja logam. Sehingga Wo = 2,2 eV Wo = 2,2 x (1,6 x 10−19 ) joule = 3,52 x 10−19 joule

b. Frekuensi pada cahaya, yang minimal diperlukan supaya elektron-elektron tersebut lepas dari logam!Ingatlah energi foton atau cahayanya adalah E = hf, E disini terlambangkan sebagai Wo jadi :Wo = h fo

3,52 x 10−19 = 6,6 x 10−34 x fo

fo = 0,53 x 1015 joule

c. Panjang gelombang maksimum yang diperbolehkan supaya elektron-elektron terlepas dari logam tersebut!Hubungkan dengan kecepatan cahayaλmax = c / fo

λmax = 3 x 108 / 0,53 x 1015

λmax = 5,67 x 10−7 m

2. Amati dengan Cermat gambar percobaan penyinaran suatu lempeng logam dengan cahaya berikut:

Jika fungsi kerja logam ialah 2,1 eV serta cahaya yang disinarkan memiliki panjang gelombang 2500 Å dengan konstanta Planck6,6 x 10−34 Js dan 1 eV = 1,6 x 10−19 joule, tentukan :a) energi ambang logam dalam satuan jouleb) frekuensi ambangc) panjang gelombang maksimum yang diperlukan untuk melepas elektron dari logamd) panjang gelombang dari cahaya yang disinarkan dalam metere) frekuensi dari cahaya yang disinarkan dalam Hzf) energi foton cahaya yang disinarkang) energi kinetik dari elektron yang lepas dari logam

Jawaban/Pembahasaan

Logam yang di dalamnya terdapat elektron-elektron disinari oleh cahaya yang memiliki energi E. Jika energi cahaya ini cukup besar, maka energi ini akan dapat melepaskan elektron dari logam, dengan syarat, energi cahayanya lebih besar dari energi ambang bahan. Elektron yang lepas dari logam atau istilahnya fotoelektron akan bergerak dan memiliki energi kinetik sebesar Ek

Hubungan energi cahaya yang disinarkan E, energi ambang bahan Wo dan energi kinetik fotoelektron Ek adalahE = Wo + Ekatauhf = hfo + Ek

a) energi ambang logam dalam satuan jouleWo = 2,1 x (1,6 x 10−19 ) joule = 3,36 x 10−19 joule

b) frekuensi ambangWo = h fo3,36 x 10−19 = 6,6 x 10−34 x fofo = 0,51 x 1015

c) panjang gelombang maksimum yang diperlukan untuk melepas elektron dari logamλmax = c / foλmax = 3 x 108 / 0,51 x 1015λmax = 5,88 x 10−7 m d) panjang gelombang dari cahaya yang disinarkan dalam meterλ = 2500 Å = 2500 x 10−10 m = 2,5 x 10−7 m

e) frekuensi dari cahaya yang disinarkan dalam Hzf = c/λ f = 3 x 10 8/2,5 x 10−7 f = 1,2 x 10 15 Hz

f) energi cahaya yang disinarkanE = hfE = (6,6 x 10−34) x 1,2 x 10 15 = 7,92 x 10 −19 joule

g) energi kinetik dari elektron yang lepas dari logamE = Wo + Ek 7,92 x 10 −19 = 3,36 x 10−19 + EkEk = 7,92 x 10 −19 − 3,36 x 10−19 = 4,56 x 10−19 joule

TERIMAKASIH