EFEK FOTOLISTRIK

Nama Anggota Kelompok :

1. Vinanda Virlya Zahra    (210603110079)

2. Nur Rahma Ika Wati     (210603110085)

3. Ulvie Triana Tasyadani (210603110096)

4. Dian Putri Sefia H         (210603110097)

 EFEK FOTOLISTRIK

     Efek fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron dikarenakan adanya frekuensi foton lebih dari frekuensi logam yang terkena cahaya. Pada masa modern, efek fotolistrik menjadi sangat penting karena banyak alat dimana itu semua kebanyakan menggunakan prinsip efek fotolistrik, contohnya pada LED (Light Emitting Dioda), tabung foto pengganda (Photomultiplier Tube), detektor cahaya (Photo Detector). [1]Dengan adanya alat yang dapat menjelaskan efek fotolistrik akan memberikan kemudahan penggunaannya dalam mempelajari sifat cahaya sebagai partikel. Pengaruh cahaya terhadap sifat kelistrikan di dalam efek fotolistrik bukan hanya bisa disebabkan dengan sifat cahaya sebagai gelombang elektromagnetik tetapi bisa juga sifat cahaya berperan sebagai pembawa energi.

     Permukaan logam pada efek fotolistrik ini disinari oleh seberkas cahaya serta sejumlah elektron yang memancar dari permukaannya. Berikut merupakan gambar pengamatan eksperimen efek fotolistrik.

Gambar 1. Pengamatan eksperimen efek fotolistrik

     Pada gambar 1 adalah ilustrasi alat yang digunakan untuk eksperimen efek fotolistrik. Dimana permukaan logam (katoda) disinari oleh cahaya dapat menyebabkan elektron terpental keluar. Disaat elektron bergerak menuju anoda dan di rangkaian luar terjadi arus elektrik yang dapat diukur menggunakan ampermeter. Disaat cahaya yang sesuai dikenakan ke salah satu plat, arus listrik dapat terdeteksi pada kawat. Hal ini terjadi karena adanya elektron yang terlepas dari satu plat dan meuju ke plat yang lainnya secara bersamaan. Dimana satu elektron tersebut menyerap suatu kuantum energi yang digunakan untuk terlepas dari logam dan bergerak ke plat logam yang lainnya. Dikarenakan elektron yang mempunyai energi tertinggi tidak dapat melewati potensial penghenti dimana pengukuran stopping potential atau (Vs) adalah suatu cara untuk menentukan energi kinetik maksimum dari elektron dengan menggunakan persamaan 1 yaitu :

Ekinetic maks = e.Vs

Keterangan:

e          = Muatan elektron yang bernilai 1,6 x 10-19 c

Vs        = Tegangan penghalang (stopping potensial) dalam volt

     Berikutnya, untuk menentukan nilai dari energi kinetik maksimum yang ada hubungannya dengan frekuensi adalah energi cahaya yang merupakan penjumlahan energi ambang dengan energi kinetik maksimum dari elektron yang dapat dilihat dari persamaan 2, 3, dan 4 berikut ini.

E = Wo + Ekm

h.f = h.fo+ Ekm

Ekm = h.f – h.fo

     Pada persamaan-persamaan 2 sampai 4 disebut sebagai persamaan efek fotolistrik Einstein. Dengan keterangan dari persamaannya yaitu:

Wo      = Energi ambang logam atau fungsi kerja logam

Fo        = Frekuensi ambang logam

f           = Frekuensi cahaya yang digunakan

Ekm     = Energi kinetik maksimum elektron yang terlepas dari logam dan bergerak menuju plat logam yang lainnya.

·     Proses Terjadinya Efek Fotolistrik

.

Supaya bisa terjadi efek fotolistrik seperti pada gambar diatas, frekuensi cahaya yang menyinari katoda harus lebih besar dibandingkan dengan Panjang gelombang atau frekuensi ambang cahaya yang menyinari katoda. Frekuensi ambang sendiri yaitu frekuensi terkecil yang diperlukan dalam proses efek fotolistrik untuk melepaskan elektron dari permukaan atau yang biasanya dilambangkan (f_o ), sedangkan pengertian Panjang gelombang ambang adalah Panjang gelombang terbesar yang digunakan untuk melepaskan elektron dari permukaan logam. 

         Jika berkas cahaya mengenai permukaan logam katoda yang memiliki energi foton hf dan energi ambang katodanya hf_o, Maka elektron yang terlepas dari permukaan logam logam energi kinetic adalah sebesar :

Ek = hf - hfo

Keteragan :

Ek  : energi kinetik elektron yang terlepas

 hf  : energi foton berkas cahaya dari luar

hfo : energi ambang bahan logam (katoda)

penentuan eksperimental suatu cara untuk menentukan tetapan Planck.

Menurut Planck, cahaya terdiri atas catu-catu energi yang disebut foton (photon) dimana  energi tiap fotonnya adalah

Ep = h f 

dengan h konstanta Planck dan f frekuensi cahaya. Menurut Einstein, tiap foton berinteraksi dengan satu elektron  dan berlaku :

Ep = Eb + Ek.

Yang dimana E_b energi elektron pada logam, dan E_k energi kinetik maksimum elektron foto untuk bergerak menuju anoda. Dari persamaan itu dapat disimpulkan bahwa energi kinetik elektron tidak bergantung pada intensitas cahaya, melainkan pada frekuensi cahaya alam peristiwa terjadinya efek fotolistrik terdapat beberapa fakta didalamnya, antara lain :

1.   1. Ketika intensitas dari suatu cahaya diperbesar, energi kinetik elektron pada foto tidak akan mengalami perubahan

2. 2. Tidak semua cahaya yang diarahkan atau ditembakkan kepada pelat logam akan mengahasilkan elektron foto

3.  3. Elektron mampu terlepas hampir tanpa adanya selang waktu setelah ditembakkannya cahaya ke pelat logam

     4. Energi kinetik dari elektron akan mengalami perbesaran ketika frekuensi diperbesar

            Gejala fotolistrik ini pernah diamati sebelumnya oleh Lenard pada tahun 1902. Lenard yang menemukan fakta bahwa apabila pelat (seng) disinari dengan sinar ultraviolet, maka elektron akan lepas dan meninggalkan pelat dengan fakta-fakta sebagai berikut :

(1) Kecepatan pada elektron yang lepas dari seng tidak bergantung pada intensitas cahaya, tetapi hanya bergantung pada frekuensi yang ada (atau panjang gelombang) sinar yang digunakan

(2) Berbagai logam tertentu, tak terdapat pancaran elektron jika frekuensi cahaya yang digunakan lebih kecil dari suatu frekuensi yang ada.

            Berdasarkan hasil eksperimen yang telah dilakukan juga diketahui bahwasana sebuah  elektron tidak dapat dipancarkan pada sembarang nilai panjang gelombang (frekuensi), sekalipun intensitasnya telah diperbesar (Krane, Dalam Sutarno, Dkk 2017). Fenomena yang teramati oleh Lenard sangat bertentangan dengan teori fisika klasik, karena fakta-fakta yang diamati pun juga mengalami berbagai perbedaan yang ada. Tanpa disadari sebenarnya manusia menggunakan atau memanfaatkan adanya efekfotolistrik dalam kehidupan sehari hari, seperti :

            Sebenarnya efek fotolistrik terdapat yang namanya efek internal dan eksternal. Dalam efek internal ini terdapat aplikasi yang lebih menyentuh masyarakat. Seperti dalam diambil contoh foto-diode atau foto-transistor yang bermanfaat sebagai sensor cahaya berkecepatan tinggi. Bahkan, dalam komunikasi serat optik transmisi sebesar 40 Gigabit perdetik yang setara dengan pulsa cahaya sepanjang 10 pikodetik (10-11 detik) masih dapat dibaca oleh sebuah foto-diode. Sebenarnya akhir-akhir ini kita selalu dikelilingi oleh berbagai produk-produk elektronik yang dilengkapi dengan kamera CCD (charge coupled device). Seperti contohnya kamera pada ponsel, kamera digital dengan resolusi hingga 12 Megapiksel, atau pemindai kode-batang (barcode) yang dipakai diseluruh supermarket, semua benda atau kecanggihan itu telah memanfaatkan efek fotolistrik internal dalam mengubah citra yang dikehendaki menjadi data-data elektronik yang selanjutnya dapat diproses oleh komputer.

 

 

                                                                          Daftar Pustaka :

Doyan, A., &  Melita, A.S. (2022). Percobaan efek foto listrik berbasis arduino uno dengan led 3 warna sebagai sumber cahaya. Koppa Journal 6, (1). Diakses dari http://e-journal.hamzanwadi.ac.id/index.php/kpj/index

Krisna, Dkk. (2013). Efek fotolistrik dan efek compton. Online. Dikases dari https://adoc.pub/efek-fotolistrik-dan-efek-compton.html

Mulyadi, E. (2022). Pengembangan Media Pembelajaran Efek Fotolistrik pada Pembelajaran Fisika di SMK. Ideguru: Jurnal Karya Ilmiah Guru, 7(2), 206-211.

Sutarno, S., Hayat, M.S., &Erwin. (2017). Radiasi benda hitam dan efek fotolistrik sebagai konsep kunci revolusi  saintifik dalam perkembangan teori kuantum cahaya. Jurnal Ilmiah Multi Sciences, IX (2). Diakses dari https://journal.unuha.ac.id/index.php/JTI/article/view/92/62

Supriyadi. 2002. Panduan untuk Merancang Eksperimen Fisika Sederhana. Jurdik Fisika FMIPA : UNY.

 

 

---

[1] Doyan, A., & Melita, A. S. (2022). Percobaan Efek Foto listrik Berbasis Arduino Uno dengan LED 3 Warna sebagai Sumber Cahaya. Kappa Journal, 6(1), 31-37.