Dalam peristiwa efek fotolistrik kecepatan maksimum elektron v yang terlepas ditentukan oleh

Pada kedempatakn kali ini kita akan membahas sesuatu yang kecil dan bergerak.

Yak benar sekali kita akan melihat pergerakan electron di suatu medium.

Pergerakan ini  kita pelajari pada materi efek fotolistrik

Mari kita simak bersama.

Pengertian Efek Fotolistrik

Apakah kalian pernah mengetahui bahwa jika kita menyorotkan cahaya pada suatu logam maka akan ada elektron yang keluar dari permukaan logam tersebut?

Yak secara ilmiah proses itu dinamakan eksperimen efek fotolistrik. Eksperimen itu pertama kali dilakukan pada abad ke-19 untuk melihat dan mengamati fenomena radiasi.

Efek fotolistrik ini dilakukan dengan menembakkan berkas cahaya pada sebuah logam E yang terdapat pada selubung gelas.

Adapun sebuah plat lain (plat C) yang dipasang sejajar dengan plat E. Keduanya dihubungkan dengan sebuah rangkaian listrik dimana terdapat amperemeter untuk membaca aliran electron tersebut.

Di bawah merupakan ilustrasi efek fotolistrik.

Pada ilustrasi diatas menghasilkan percobaan efek fotolistrik yang mana terdapat beberapa hubungan didalamnya.

Hubungan yang pertama ialah hubungan arus fotolistrik dengan perbedaan potensial (voltase) yang ada diantara plat E dan C.

Jika diberikan voltasetinggi, maka nilai arus yang dihasilkan nilai maksimalatau besar.

Besar nilai arus tersebut dapat bertambah jika kita menaikkan nilai intensitas cahaya yang mengenai plat tersebut.

Saat besar beda potensial atau voltase semakin kecil bahkan sampai bernilai negative maka tidak ada aliran aruspada percobaan tersebut.

Ini adalah hubungan arus dan voltase pada percobaan efek fotolistrik.

Dari materi diatas kita dapat merumuskan persamaan matematika seperti yang akan kita bahas dibawah ini.

Baca juga Jangka Sorong.

Rumus Efek Fotolistrik

Padaperistiwaefek fotolistrik kita dapat mengetahui beberapa hal antara lain:

1. Rumus Energi Kinetik (Efek Fotolistrik)

Ek = e V0

Dimana

• e = muatan electron (C)
• V0 = potensial henti (V)

2. Rumus Frekuensi Ambang

f0 = ∅/h

dimana

• h = konstanta planck (Js)
• ∅ = fungsi kerja (eV)

3. Rumus Energi Kinetik (Teori Kuantum)

Ek = hf – ∅

Ek = hf – hf0

Ek = h (f-f0)

Dimana

• h = konstanta planck (Js)
• f = frekuensi foton (Hz)
• ∅ = fungsi kerja (eV)
• fo =frekuensi ambang (Hz)

4. Rumus Panjang Gelombang

λ0 =c/f0 = hc/∅

dimana

• λ0 = panjang gelombang (m)
• c = kecepatan cahaya (3 108 m/s)
• hc = 1240 eV nm

Setelah kita mengetahui berbagai persamaan dari kasus efek fotolistrik maka kita akan menguji pemahaman anda.

Baca juga Medan Magnet.

Contoh Soal Efek Fotolistrik

Sebuah logam natrium disorot dengan cahaya yang memiliki panjang gelombang 200 nm. Tentukan energi kinetik maksimum yang dikeluarkan fotoelektron dan besar panjang gelombang ambang untuk natrium.

Diketahui

∅ = 2.46 eV

Penyelesaian

λ0 =c/f0

Ek = h c/λ – ∅

Ek = 1240/200 -2.46

Ek = 6.2 – 2.46

Ek = 3.74 eV

Jadi besar energi kinetik yang dikeluarkan fotoelektron adalah 3.74 eV

λ0 =hc/∅

λ0 = 1240/2.46

λ0 = 504 nm

Jadi panjang gelombang yang dikeluarkan natrium adalah 504 nm.

Kesimpulan

Pada dasarnya efek fotolistrik nemiliki beberapa dasar konsep seperti berikut:

1. Energi kinetic yang dikeluarkan tidak bergantung dengan intensitas cahaya yang diberikan.
2. Waktuyang dibutuhkan electron terlepas dari logam sangatlah singkat.
3. Keluarnya elektrontidak bergantung pada frekuensi cahaya.
4. Energi kinetic maksimum dapat terjadi bergantung pada frekuensi cahaya.

Sekian pembahasan efek fotolistrik. Semoga bermanfaat. Baca juga Gaya Lorentz.

Dalam dunia fisika, ada suatu fenomena yang disebut dengan efek fotolistrik. Bukan, bukan foto tiang listrik. Lah, terus apa dong? Yuk kita telusuri lebih lanjut tentang efek fotolistrik!

Pengertian Efek Fotolistrik

Sebelum gue jelasin ke lo apa itu efek fotolistrik, coba perhatikan gambar rangkaian berikut:

Efek fotolistrik terjadi ketika salah satu plat logam dikenai cahaya (foton), terdapat arus yang menuju ke plat logam satunya, seperti yang telah terdeteksi oleh amperemeter pada rangkaian di atas.

Hal ini disebabkan oleh terlepasnya elektron dari permukaan logam ketika terkena foton dan berpindah ke plat logam lainnya. Padahal kalo diliat lagi rangkaiannya, gak ada sumber tegangan dari mana pun. Terus, energi yang menyebabkan perpindahan elektron ini dari mana ya? Yup, dari gelombang elektromagnetik cahaya!

Baca Juga: Konsep Gelombang Elektromagnetik – Materi Fisika Kelas 12

Kemampuan cahaya untuk memindahkan elektron bergantung sama frekuensinya. Jadi kalo misalnya intensitas cahayanya kecil tapi frekuensinya besar, elektron akan tetap bisa lepas. Kok bisa?

Hal ini dijelaskan oleh Albert Einstein dengan menggunakan konsep Max Planck, bahwa energi itu terkuantisasi. Jadi, energi dari cahaya ini datang dalam bentuk paket-paket yang nantinya akan digunakan untuk menjalankan beberapa proses dalam peristiwa fotolistrik: melepaskan diri dari atom dan melakukan pergerakan elektron.

Di video belajar Zenius ini, fenomena fotolistrik dipaparkan dengan lebih mendalam, nanti coba lo liat, ya!

Rumus Efek Fotolistrik

Rumus Besaran Energi Foton

Agar cahaya atau foton bisa melepaskan elektron dari salah satu logam untuk pindah ke logam lainnya, ada syarat yang harus dipenuhi: yakni energi foton harus cukup. Menghitung besaran energi foton dilakukan dengan pake rumus berikut:

E = hf

dengan

h= nilai Konstanta Planck ((6,63 x 10-34 m2kg/s).
f = frekuensi cahaya.

Kalau misalnya foton lebih dari satu, hf tinggal dikalikan dengan n (jumlah foton).

Baca Juga: Postulat Einstein tentang Relativitas – Materi Fisika Kelas 12

Rumus Energi Ambang dan Energi Kinetik

Dalam efek fotolistrik, ada pergerakan pada elektron, dan di dunia fisika kalo ada pergerakan, berarti ada energi kinetiknya. Nah, gimana sih, cara menghitung energi kinetik yang digunakan dalam suatu peristiwa fotolistrik?

Nah tadi kan gue bilang paket-paket foton (Ef) ini dipake untuk 2 hal: energi untuk melepaskan diri dari atom atau energi ambang (E0) dan energi untuk melakukan pergerakan elektron dengan energi kinetik maksimum (Ekmax).

Maka,

Ef = E0 + Ekmax

Jadi kalo lo mau cari energi ambang atau kinetiknya, lo ubah rumusnya menjadi:

Ekmax = Ef – E0
E0 = Ef – Ekmax

Proses Terjadinya Efek Fotolistrik

Elektron-elektron berada di dalam lintasan-lintasannya masing-masing sesuai dengan tingkatan energinya. Kulit terdalam itu level energinya paling rendah, sedangkan kulit terluar yang level energinya paling tinggi. Gimana caranya biar elektron yang berada di kulit terdalam bisa ke luar, dia perlu energi yang cukup. Makanya dia menyerap energi dari cahaya dan melalui proses eksitasi, yakni lepasnya elektron dari orbital setelah dikenai energi.

Kalo misalnya elektronnya udah berada di kulit terluar dan menerima energi, apa dong yang terjadi? Elektronnya bakal keluar meninggalkan atom. Dalam prosesnya, atom disebut mengalami ionisasi karena atom yang netral jadi punya muatan setelah melepaskan dan menambahkan elektron di kulit atomnya.

Pembahasan lebih mendetail tentang eksitasi dan ionisasi bisa lo dapet di video belajar Zenius ini.

Dalam proses eksitasi ini, dibutuhkan energi eksitasi. Ini berbeda dengan energi yang udah dimiliki oleh masing-masing elektron dalam kulit atom, ya. Di sini, gue mau undang lagi si energi ambang (E0). Buat tau berapa energi eksitasi yang dibutuhkan itu gampang banget. Misalnya E1, E2, dan E3 masing-masing punya energi elektron 5, 8, dan 10. Sedangkan, energi ambang untuk melepaskan diri dari atom adalah 13.

Maka, misal kita mau menghitung energi eksitasi untuk E1 maka: E0 – E1 = 13 – 5 = 8. Jadi, energi eksitasi yang dibutuhkan oleh E1 adalah 8. Begitu pula seterusnya dengan E2 dan E3, energi eksitasi yang dibutuhkan adalah 5 dan 3. Gampang, kan?

Sekarang, kita kaitkan energi eksitasi ini dengan energi foton tadi, ya. Sebelumnya lo udah mempelajari cara nyari besaran energi foton dan lo udah tau kalo jumlahnya harus cukup untuk melakukan perpindahan elektron. Nah, ini cukup ditentukan dari nilai energi foton dan energi eksitasinya. Kalau energi foton < energi eksitasi, maka elektron tidak bisa berpindah.

Misal energi foton nya 20, tapi energi eksitasinya 25, jadinya energi yang diserap sama elektronnya gak cukup, dong. Kalo ditambah 2 foton lagi dengan energi yang sama bisa gak, ya? Jawabannya adalah nope, karena satu elektron hanya bisa menyerap energi dari satu foton.

Baca Juga: Rumus Energi Foton, Pengertian dan Contoh Soalnya! – Materi Fisika Kelas 12

Faktor yang Mempengaruhi Efek Fotolistrik

Apa sih, yang mempengaruhi proses efek fotolistrik?

Pertama, tadi kita udah bahas tentang frekuensi foton, ya. Jadi frekuensi cahaya itu yang berpengaruh sama perpindahan elektron, bukan intensitasnya. Semakin tinggi frekuensi foton, semakin banyak elektron yang bisa melepaskan diri dari permukaan logam.

Kedua, tadi juga udah dipaparkan dalam proses efek fotolistrik mengenai apa aja yang terjadi pada elektron dan atom yang mengalami fenomena tersebut. Ada eksitasi elektron yang menyebabkan lepasnya mereka dari orbital atom setelah menerima energi, dan ada ionisasi yang terjadi pada atom yang mengalami pelepasan atau penambahan elektron di kulit atomnya.

Kemudian, ada pula energi eksitasi, yang mana apabila energi foton lebih kecil dari energi eksitasi yang dibutuhkan, maka elektron tidak bisa mengalami perpindahan.

Nah, sekian dulu untuk penjelasan mengenai efek fotolistrik kali ini. Kalau mau lanjut belajar, lo tinggal klik banner di bawah. Gue juga udah siapin soal review juga nih, buat meninjau kembali pemahaman lo setelah baca materi ini!

Contoh Soal Efek Fotolistrik

1. Ketika melakukan eksperimen untuk membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik, Heinrich Hertz mengamati bahwa elektron dapat lepas dari permukaan logam karena logam tersebut disinari oleh cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Peristiwa lepasnya elektron dari permukaan logam tersebut disebut dengan ….a. Efek Dopleb. Efek Tyndac. Efek Fotolistrikd. Efek Compton

   e. Efek Samping

2. Suatu permukaan logam disinari cahaya dengan intensitas dan frekuensi tertentu sehingga terjadi peristiwa efek fotolistrik. Jika intensitas penyinaran dikurangi menjadi ¼ dari mula-mula, maka energi kinetik maksimum dari elektron akan ….a. 1/16 dari mula-mulab. ¼ dari mula-mulac. Tidak berubahd. 2 kali mula-mula

   e. 4 kali mula-mula

Pembahasan:

1. Jawaban: c.
   Efek fotolistrik merupakan sebuah fenomena perpindahan elektron dari permukaan logam yang satu ke lainnya setelah menerima energi dari cahaya.
2. Jawaban: c.
   Energi kinetik maksimum merupakan selisih dari energi foton dan energi ambang. Intensitas cahaya tidak mempengaruhi perpindahan elektron, yang mempengaruhi adalah frekuensi cahayanya.