EFEK FOTOLISTRIK1. Achmad Juneidi2. Alma Megia3. Annafis Bintang

Pamungkas4. Dina Afriyanti5. Dzakirul fikri6. Lita Ardila7. Mutiara Novia8. Rio Saputra9. Rizka Zulaikha10. Valeska Putri

Kelompok 1

Sejarah Efek FotolistrikSeratus tahun lalu, Albert Einstein muda membuat karya

besarnya. Tak tanggung-tanggung, ia melahirkan tiga buah makalah ilmiah yang menjadikan dirinya ilmuwan paling berpengaruh di abad ke-20. Tahun itu dianggap annus mirabilis atau Tahun Keajaiban Einstein. Salah satu makalah itu adalah tentang efek fotolistrik. Oleh panitia Hadiah Nobel Fisika, makalah itu dianugerahi Hadiah Nobel Fisika pada 1921.

Einstein termashur dengan teori relativitasnya. Hampir semua orang kenal formula E = mc2, namun sedikit saja yang mengetahui apa itu efek fotolistrik yang mengantarkan Einstein sebagai ilmuwan penerima hadiah Nobel. Pada tahun 1921 panitia hadiah Nobel menuliskan bahwa Einstein dianugrahi penghargaan tertinggi di bidang sains tersebut atas jasanya di bidang fisika teori terutama untuk penemuan hukum efek fotolistrik.

Apa hubungan Max Planck dan Albert Einstein? Pada 1990, Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858-1947), ilmuwan dari Universitas Berlin, Jerman, mengemukakan hipotesisnya bahwa cahaya dipancarkan oleh materi dalam bentuk paket-paket energi yang ia sebut quanta. Ia memformulakannya sebagai hv. Penemuan Planck itu membuatnya mendapatkan Hadiah Nobel Bidang Fisika pada 1918.

Dalam makalah ilmiah tentang efek fotolistrik, menurut Einstein, cahaya terdiri dari partikel-partikel yang kemudian disebut sebagai foton. Ketika cahaya ditembakkan ke suatu permukaan logam, foton-fotonnya akan menumbuk elektron-elektron pada permukaan logam tersebut sehingga elektron itu dapat lepas. Peristiwa lepasnya elektron dari permukaan logam itu dalam fisika disebut sebagai efek fotolistrik.

Efek fotolistrik merupakan proses perubahan sifat sifat konduksi listrik di dalam material karena pengaruh cahaya atau gelombang elektromagnetik lain. Efek ini mengakibatkan terciptanya pasangan elektron dan hole di dalam semikonduktor, atau pancaran elektron bebas dan ion yang tertinggal di dalam metal. Fenomena pertama dikenal sebagai efek fotolistrik internal, sedangkan fenomena kedua disebut efek fotolistrik eksternal.

Pengertian Efek Fotolistrik

efek fotolistrik adalah gejala terlepasnya elektron-elektron dari permukaan plat logam ketika disinari dengan frekuensi tertentu. Elektron yang terlepas dari permukaan plat logam tersebut disebut elektron foto. Peristiwa ini pertama kali ditemukan oleh HERTZ, seperti gambar dibawah ini.

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. 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:

Ek = mv2 = e Vo …. (7.4)

dengan :

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)

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 panjanggelombang ambang. Sehingga hubungan antara energi foton, fungsi kerja dan energi kinetik elektron foto dapat dinyatakandalam persamaan : E = Wo + Ek atau Ek = E – Wo Ek = hf – hfo = h (f – fo) …. (7.5)

DENGAN : Ek = energi kinetik maksimum elektron fotoh = konstanta Planckf = frekuensi fotonfo = frekuensi ambang

Hasil pengamatan terhadap gejala efek fotolistrik memunculkan sejumlah fakta yang merupakan karakteristik dari efek fotolistrik. Karakteristik itu adalah sebagai berikut. :1. hanya cahaya yang sesuai (yang memiliki frekuensi yang lebih besar dari frekuensi tertentu saja) yang memungkinkan lepasnya elektron dari pelat logam atau menyebabkan terjadi efek fotolistrik (yang ditandai dengan terdeteksinya arus listrik pada kawat). Frekuensi tertentu dari cahaya dimana elektron terlepas dari permukaan logam disebut frekuensi ambang logam. Frekuensi ini berbeda-beda untuk setiap logam dan merupakan karakteristik dari logam itu. 2. ketika cahaya yang digunakan dapat menghasilkan efek fotolistrik, penambahan intensitas cahaya dibarengi pula dengan pertambahan jumlah elektron yang terlepas dari pelat logam (yang ditandai dengan arus listrik yang bertambah besar). Tetapi, Efek fotolistrik tidak terjadi untuk cahaya dengan frekuensi yang lebih kecil dari frekuensi ambang meskipun intensitas cahaya diperbesar. 3. ketika terjadi efek fotolistrik, arus listrik terdeteksi pada rangkaian kawat segera setelah cahaya yang sesuai disinari pada pelat logam. Ini berarti hampir tidak ada selang waktu elektron terbebas dari permukaan logam setelah logam disinari cahaya.

Konsep penting yang dikemukakan Einstein sebagai latar belakang terjadinya efek fotolistrik adalah bahwa satu elektron menyerap satu kuantum energi. Satu kuantum energi yang diserap elektron digunakan untuk lepas dari logam dan untuk bergerak ke pelat logam yang lain. Hal ini dapat dituliskan sebagai :

Energi cahaya = Energi ambang + Energi kinetik maksimum elektron

E = W0 + Ekm

hf = hf0 + Ekm

Ekm = hf – hf0

Persamaan ini disebut persamaan efek fotolistrik Einstein. Perlu diperhatikan bahwa W0 adalah energi ambang logam atau fungsi kerja logam, f0 adalah frekuensi ambang logam, f adalah frekuensi cahaya yang digunakan, dan Ekm adalah energi kinetik maksimum elektron yang lepas dari logam dan bergerak ke pelat logam yang lain.

Soal-Soal dan Pembahasan 

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× 10-34 Js, tentukan energi kinetik elekton yang terlepas dari permukaan logam tersebut!

Penyelesaian:Diketahui: f0 = 8,0 × 1014 Hzf = 1015 Hzh = 6,6 × 10-34 JsDitanya: Ek = …?Jawab: Ek = h.f – h.f0= 6,6 × 10-34(1015 – (8,0 × 1014))= 1,32 × 10-19 J

2. 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!(h = 6,62 × 10-34 Js)Penyelesaian :Diketahui : f o = 4 × 1014 Hz

Ek = 19,86 × 10-20 Jh = 6,62 × 10-34 Js

Ditanyakan : f = …?Jawab : Wo = hfo

= 6,62 × 10-34 × 4 × 1014 J= 26,48 × 10-20 J

E = Ek + Wo= hf f = Ek+ Wo /h

=(19,86 ×10-20+26,48×10-20)/ 6,62×10-34

= 7 × 1014 HzJadi frekuensi foton sebesar 7 × 1014 Hz 

PENUTUP

Kesimpulan Gejala foto listrik adalah munculnya arus listrik atau lepasnya elektron yang bermuatan negatif dari permukaan sebuah logam akibat permukaan logam tersebut disinari dengan berkas cahaya yang mempunyai panjang gelombang atau frekuensi tertentu. Ditemukan seratus tahun lalu oleh  Albert Einstein muda. Pada tahun itulah ia  membuat karya besarnya. Salah satunya adalah tentang efek fotolistrik. Oleh panitia Hadiah Nobel Fisika, makalah itu dianugerahi Hadiah Nobel Fisika pada 1921.Konsep penting yang dikemukakan Einstein sebagai latar belakang terjadinya efek fotolistrik adalah bahwa satu elektron menyerap satu kuantum energi. Satu kuantum energi yang diserap elektron digunakan untuk lepas dari logam dan untuk bergerak ke pelat logam yang lain. Hal ini dapat dituliskan sebagaiEnergi cahaya = Energi ambang + Energi kinetik maksimum elektronE = W0 + Ekm

hf = hf0 + Ekm

Ekm = hf – hf0

Persamaan ini disebut persamaan efek fotolistrik Einstein.Terdapat berbagai macam aplikasi Efek Foto Listrik  dalam kehidupan kita, diantaranya : proses dubbing film, foto-transistor, sel surya, kamera CCD (charge coupled device) dan  aplikasi paling populer di kalangan akademis yakni tabung foto-pengganda (photomultiplier tube).  

TERIMA KASIH