Pengertian Efek Fotolistrik: Efek Fotolistrik adalah pelepasan electron dari suatu permukaan logam ketika disinari oleh cahaya akibat penyerapan radiasi elektromagnetik berfrekuensi di atas ambangnya yang tergantung pada jenis permukaannya. Pengertian Foton Cahaya merambat dalam bentuk paket-paket energy yang disebut dengan foton. Cahaya bersifat sebagai partikel dan sebagai gelombang karena cahaya juga melakukan peristiwa interferensi, difraksi, dan polarisasi. Selain itu, cahaya juga termasuk salah satu gelombang elektromagnetik. Teori Kuantum Plank Setiap benda yang mengalami radiasi akan memancarkan energinya secara diskontinu (diskrit) berupa paket- paket energi. Paket -paket energi ini dinamakan kuanta (istilah kuata sekarang dikenal sebagai foton). Efek Fotolistrik, Pembahasan Contoh Soal Ujian Hukum Emisi FotolistrikMenurut Max Planck, cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang merupakan kuanta bergerak dengan kecepatan cahaya yang disebut foton dan memiliki dua sifat yaitu sebagai dan partikel. Rumus Energi Foton – Efek Fotolistrik Energi setiap foton sebanding dengan frekuensi gelombang radiasi dan dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut: E = h.f = (h.c)/λ Dengan keterangan E = energi foton (joule) f = frekuensi foton (Hz) h = tetapan Planck (h = 6,6×10-34 Js) c = kecepatan cahaya (3,0 x108 m/s) λ= Panjang gelombang cahaya, m Contoh Soal Sinar Jingga Rumus Energi Foton pada Peristiwa Efek Fotolistrik Sinar jingga dengan panjang gelombang 6600 Å dipancarkan dari suatu benda hitam yang mengalami radiasi. Tentukan energi foton yang terkandung pada sinar jingga tersebut? Penyelesaian Diketahui λ = 6.600 Å = 6,6×10-7 m c = 3 x108 m/s h = 6,6 x10-34 Js Menghitung Energi Foton Sinar Jingga – Efek Fotolistrik Kuanta energi sinar jingga dapat dinyatakan dengan persamaan yang memenuhi rumus berikut : E =h.f atau E = (h.c)/λ E = (6,6 x10-34 x3 x108)/6,6×10-7 E = 3x 10-19 Joule Contoh Soal Lainnya Beserta Pembahasan Ada Di Akhir Artikel Hukum Emisi Fotolistrik. Untuk logam dan radiasi tertentu, jumlah fotoelektron yang dikeluarkan (atau laju electron yang terpancarkan) berbanding lurus dengan intensitas cahaya yang digunakan. Untuk logam tertentu, terdapat frekuensi minimum radiasi. Jika di bawah frekuensi minimumnya, maka fotoelektron tidak dapat dipancarkan. Energy kinetika yang dipancarkan fotoelektron tidak tergantung pada intensitas cahaya, namun tergantung pada frekuensi cahaya. Perbedaan waktu dari radiasi dan pemancaran fotoelektron sangat kecil, kurang daripada 10-9 detik. Energi Kinetik – Efek Fotolistrik. Energi yang dibawa foton adalah dalam bentuk paket, sehingga energi ini jika diberikan pada electron akan diberikan seluruhnya, sehingga foton tersebut lenyap. Electron terikat pada energi ikat tertentu, dengan demikian diperlukan energi minimal sebesar energi ikat electron tersebut agar dapat terlepas dari ikatannya. Elektron yang terlepas dari permukaan logam akibat efek fotolistrik disebut foto electron (electron foto) Fungsi Kerja – Energi Ambang – Efek Fotolistrik Besarnya energi minimal yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari energi ikatnya disebut fungsi kerja dan diberi notasi Wo, atau biasa disebut juga sebagai 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 (h.f < Wo) maka tidak akan menyebabkan foto elektron. Frekuensi Panjang Gelombang Ambang – Efek Fotolistrik Frekuensi foton terkecil yang mampu menimbulkan elektron foto disebut frekuensi ambang. Sebaliknya panjang gelombang terbesar yang mampu menimbulkan foto elektron disebut Panjang gelombang ambang. Rumus Hubungan Energi Foton – Fungsi Kerja – Energi Kinetik Foto Elektron Hubungan antara energi foton, fungsi kerja dan energi kinetik foto elektron dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan berikut: Ek = E – W Ek = h.f – h.f0 Keterangan: Ek = Energy kinetic electron (J) E = Energy foton (J) W = Energi ambang elektron atau fungsi kerja (J) h = Konstanta Planck = 6,63 x 10-34 Js f = Frekuensi foton (Hz) f0 = Frekuensi ambang (Hz) Energy biasanya dinyatakan dalam satuan electron volt (eV) dengan ketentuan 1 eV sama dengan 1,6 x 10-19 J. Energi foton digunakan untuk melepaskan electron dari permukaan logam, dan sisa energinya digunakan untuk bergerak atau sebagai energi kinetic dari electron yang lepas. Kekekalan Energi Efek Fotolistrik Seperti energi energi yang lainnya, Energi foton juga dapat memenuhi kekakalan secara umum. Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan tetapi dapat berubah ke bentuk lain. Kekekalan energi menjelaskan bahwa energi cahaya dapat berubah ke bentuk lain atau cahaya dapat dibentuk dari energi lain. Contoh perubahan energi cahaya menjadi energi listrik adalah pada solar sel yaitu dapat diubah menjadi energi listrik. Contoh lainnya adalah energi listrik yang dapat berubah menjadi energi gelombang elektromagnetik yaitu produksi sinar-X. Elektron bergerak dengan cepat dan menumbuk logam pada anoda dan meradiasikan energi. Energi ini yang dikenal sebagai sinar-X. Sinar-X pertama kali ditemukan oleh Wilhelm Roentgen tahun 1895 sehingga dinamakan juga sinar-Roentgen. Rumus Energi Listrik Elektron Hubungan energi foton dan energi listrik elektron ini memenuhi hubungan berikut. keterangan: λ = panjang gelombang foton (sinar-X) h = tetapan Planck h = (6,63×10-34 Js) c = cepat rambat gelombang elektromagnetik c = (3×108 m/s) e = muatan elektron e = (1,6×10-19 C) V = beda potensial pemercepat elektron (volt) 1). Contoh Soal Perhitungan Rumus Energi Foton Efek Fotolistrik Sebuah logam mempunyai frekuensi ambang 4 x 1014 Hz. Jika logam tersebut dijatuhi foton ternyata elektron foto yang dari permukaan logam memiliki energi kinetik maksimum sebesar 19,86 × 10-20 Joule. Hitunglah frekuensi foton tersebut, Jika h = 6,62 × 10-34 Js Penyelesaian : Diketahui : fo = 4 × 1014 Hz Ek = 19,86 × 10-20 J h = 6,62 × 10-34 Js Jawab : Menghitung Fungsi Kerja Elektron – Efek Fotolistrik Besernya fungsi kerja dapat dinyatakan dengan rumus berikut: Wo = h.fo Wo = (6,62 ×10-34) × (4 ×1014) J Wo = 26,48 × 10-20 J Menentukan Energi Kinetik Elektron – Efek Fotolistrik Besarnya energi kinetik yang dialami oleh elektron dapat dinyatakan dengan rumus berikut: E = Ek + Wo E = h.f, sehingga f = (Ek + Wo)/h f = (19,86×10-20 + 26,48×10-20)/(6,62×10-34) f = 7 x 1014Hz Jadi frekuensi foton sebesar 7 × 1014 Hz 2). Contoh Soal Perhitungan Rumus Energi Kinetik Efek Fotolistrik Frekuensi ambang suatu logam sebesar 8,0 × 1014 Hz dan logam tersebut disinari dengan cahaya yang memiliki frekuensi 1015 Hz. Jika tetapan Planck 6,6× 10-34 Js, tentukan energi kinetik elekton yang terlepas dari permukaan logam tersebut! Penyelesaian: Diketahui: f0 = 8,0 × 1014 Hz f = 1015 Hz h = 6,6 × 10-34 Js Jawab: Menentukan Energi Kinetik Elektron – Efek Fotolistrik Besar energi kinetik elekton yang terlepas dari permukaan logam dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut: Ek = h.f – h.f0 Ek = (6,6 ×10-34) x (1015 – (8,0 ×1014)) Ek = 1,32 × 10-19 J 3). Contoh Soal Panjang Gelombang Minimum Tabung Sinar-X Elektron di dalam tabung sinar-X diberi beda potensial 1000 volt. Pada proses tumbukan, sebuah electron dapat menghasilkan satu foton. Tentukan Panjang gelombang minimum yang dihasilkan oleh tabung sinar-X Diketahui: V = 1000 volt Menghitung Panjang Gelombang Minimum Dari Tabung Sinar-X Panjang gelombang terpendek sinar X yang dihasilkan dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut: λ = h.c/e.V λ = (6,63×10-34)(3×108)/(1,6×10-19)(1000) λ = 1,24 x10-9 m Jadi panjang gelombang minimum dari sinar X adalah 1,24 x10-9 m 4). Contoh Soal Menentukan Frekuensi Ambang Energi Kinetik Maksimum Fotoelektron Beda Potensial Henti Elektro. Seberkas sinar yang memiliki frekuensi 2×1015 Hz dijatuhkan pada logam. Fungsi kerja logam 5,8×10-19 J. Tentukan a). Frekuensi ambang foton b). Energi kinetic maksimum fotoelektron c). Beda potensial henti elektron Diketahui: f = 2×1015 Hz W = 5,9×10-19 J h = 6,63 x 10-34 Js Menentukan Frekuensi Ambang Foton Besar frekuensi ambang yang dimiliki foton dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut: f0 = W/h f0 = (5,8×10-19)/(6,63 x 10-34) f0 = 8,75×1014 Hz Menentukan Energi Kinetik Maksimum Fotoelektron Besarnya energi kinetic maksimum fotoelektron dari sinar dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut: Ek = E – W Ek = h.f – W Ek = (6,63 x 10-34)(2×1015H) – (5,8×10-19) Ek = 7,46 x 10-19 J Menghitung Beda Potensial Henti Elektron Besar beda potensial henti electron dapat dinyatakan dengan persamaan rumus berikut: V0 = Ek/e V0 = (7,46 x 10-19 J)/(1,6 x10-19C) V0 = 4,66 volt 5). Contoh Soal Menghitung Panjang Gelombang Radiasi Foton Berapakah panjang gelombang sebuah radiasi foton yang memiliki energi 6,1 x 10-19 Js. Diketahui konstanta Planck, h = 6,626 x10-34 Js dan cepat rambat cahaya, c = 3 x 108 m/s) Diketahui: E = 6,1 x 10-19 Js h = 6,626 x10-34 Js c = 3 x108 m/s Mengitung Panjang Gelombang Radiasi Foton Panjang gelombang sebuah radiasi foton dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut: E = h.f atau E = h.c/ λ λ = h.c/ E λ = (6,626×10-34)(3×108)/(6,1×10-19) λ = 3,26 x10-7 m λ = 326 nm Menghitung Energi Foton Dari Gelombang Cahaya Hitunglah energi foton dari gelombang cahaya yang memiliki frekuensi 3×1015 Hz. Diketahui : h = 6,62 x 10-34 Js 1 eV = 1,6 .10-19 Joule 1 Joule = eV f = 3 x 1014 Hz Jawab : Rumus Menghitung Energi Foton Energi foton yang dikeluarkan dari gelombang cahaya dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut: E = h.f E = (6,62 x10-34)x(3×1015) E = 19,86 x 10-19 Joule 6). Contoh Soal Ujian dan Pembahasan Materi Efek Fotolistrik. Perhatikan pernyataan berikut:
Pernyataan yang benar tentang efek fotolistrik adalah: A..(1) dan (2) B..(1) dan (3) C..(2) dan (3) D..(2) dan (4) E..(3) dan (4) Jawaban: B Pembahasan: Electron yang terpencar pada peristiwa efek fotolistrik disebut electron foton atau fotoelektron. Jadi Pernyataan (1) adalah benar. Intensitas cahaya tidak bergantung pada keluar atau tidaknya electron dari logam, namun tergantung pada laju atau jumlah electron yang keluar dari logam. Jadi Pernyataan (2) salah Energy electron yang terpencar dari permukaan logam bergantung pada energy foton yang mengenai logam, Ek = E – W. Jadi Pernyataan (3) Benar Electron akan keluar dari logam jika frekuensi foton yang datang lebih besar dari frekuensi ambang logam, Ek = hf – hf0. Jadi Pernyataan (4) Salah Daftar Pustaka:
|