Pengertian Efek Fotolistrik

Pada tahun 1905, Einstein menggunakan gagasan Planck tentang kuantisasi energi untuk menjelaskan efek fotolistrik. Efek fotolistrik ditemukan oleh Hertz pada tahun 1887 dan telah dikaji oleh Lenard pada tahun 1900. Gambar 1. menunjukkan diagram sketsa alat dasarnya. Apabila cahaya datang pada permukaan logam katoda C yang bersih, elektron akan dipancarkan. Jika elektron menumbuk anoda A, terdapat arus dalam rangkaian luarnya. Jumlah elektron yang dipancarkan yang dapat mencapai elektroda dapat ditingkatkan atau diturunkan dengan membuat anoda positif atau negatif terhadap katodanya. Apabila V positif, elektron ditarik ke anoda. (Baca juga : Radiasi Benda Hitam)

Gambar 1. Sketsa alat untuk mengkaji efek elektromagnetik.

Apabila V negatif, elektron ditolak dari anoda. Hanya elektron dengan energi kinetik ½ mv² yang lebih besar dari eV kemudian dapat mencapai anoda. Potensial V₀ disebut potensial penghenti. Potensial ini dihubungkan dengan energi kinetik maksimum elektron yang dipancarkan oleh:

(½ mv²)_maks = e.V₀ .................................................... (1)

Percobaan yang lebih teliti dilakukan oleh Milikan pada tahun 1923 dengan menggunakan sel fotolistrik. Keping katoda dalam tabung ruang hampa dihubungkan dengan sumber tegangan searah. Kemudian, pada katoda dikenai cahaya berfrekuensi tinggi. Maka akan tampak adanya arus listrik yang mengalir karena elektron dari katoda menuju anoda. Setelah katoda disinari berkas cahaya, galvanometer ternyata menyimpang. Hal ini menunjukkan bahwa ada arus listrik yang mengalir dalam rangkaian.

Gambar 2. Efek fotolistrik.

Einstein telah menjelaskan bahwa untuk mengeluarkan elektron dari permukaan logam dibutuhkan energi ambang. Jika radiasi elektromagnet yang terdiri atas foton mempunyai enegi yang lebih besar dibandingkan energi ambang, maka elektron akan lepas dari permukaan logam.

Akibatnya energi kinetik maksimum dari elektron dapat ditentukan dengan persamaan:

Ek = h.f – h. f₀ ................................................... (2)

dengan:

f, f₀ = frekuensi cahaya dan frekuensi ambang (Hz)

h = konstanta Planck (6,63 × 10^-34 Js)

Ek = energi kinetik maksimum elektron ( J)

Contoh Soal 1 :

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 × 10¹⁴ 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

Ditanya: Ek = ...?

Pembahasan :

Ek = h.f – h.f₀

Ek = 6,6 × 10^-34 (10¹⁴ – (8,0 × 10¹⁴))

Ek = 1,32 × 10^-19 J

Percobaan Sederhana / Praktikum Fisika :

Tujuan : Melakukan percobaan efek fotolistrik sederhana.

Alat dan bahan : LDR sebagai pengganti tabung efek fotolistrik, baterai, lampu, resistor variabel, pembangkit listrik, amperemeter, voltmeter, pemutus arus.

Cara Kerja :

1. Rangkailah model alat efek fotolistrik seperti gambar.
2. Dalam kondisi rangkaian pembangkit cahaya off atau kondisi tanpa chif catatlah harga yang ditunjukkan oleh amperemeter I_LDR, amperemeter I_chy, dan voltmeter V_chy.
3. Tempatkan tahanan variabel pada posisi maksimum dan on-kan sakelar. Amati dan ukur harga amperemeter I_LDR, amperemeter I_chy, dan voltmeter V_chy.
4. Geser resistor variabel hingga harga tahanan lebih kecil. Amati dan ukur harga amperemeter I_LDR, amperemeter I_chy, dan voltmeter V_chy.
5. Ulangi langkah 4 untuk harga resistor variabel menjadi semakin kecil.
6. Catatlah data yang diperoleh pada tabel berikut ini.

No.	Ichy	Vchy	ILDR	Keterangan

Diskusi :

1. Gambarlah grafik hubungan antara T_LDR dan Vchy!
2. Kesimpulan apa yang dapat diambil dari percobaan tersebut?