Ringkasan Efek Fotolistrik

Transkripsi

1 Ringkasan Eek Fotolistrik A. Pengertian Eek otolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan logam ketika logam dikenai cahaya. Gejala tersebut dapat dijelaskan oleh Einstein. B. Susunan Alat oton G C. Hasil Tidak semua rekuensi sinar dapat menyebabkan eek otolistrik. Jika energi oton yang datang lebih besar dari energi ikat atom logam maka elektron baru terlepas. Frekuensi terkecil oton yang mampu membuat elektron lepas dari permukaan logam disebut rekuensi ambang 0. Saat h > W 0 maka galvanometer mendeteksi adanya arus listrik, tetapi maks tidak tergantung dari intensitas sinar yang diberikan. maks hanya bergantung pada rekuensi sinar yang datang. Hubungan antara arus listrik yang dihasilkan sebagai ungsi tegangan diberikan oleh : I Intensitas tinggi Intensitas rendah V s V Pada waktu tegangan yang diberikan nol, ternyata tetap ada arus yang mengalir. Jika keping katoda diberi tegangan minus dan anoda diberi tegangan positi maka arus yang mengalir bertambah besar. Jika tegangan pada anoda dan katoda dibalik, ternyata arus yang mengalir makin kecil hingga pada tegangan tertentu (V s = tegangan penghenti atau potensial henti) tidak ada arus. Tegangan penghenti Vs memiliki

2 D. Analisis nilai yang sama untuk intensitas yang berbeda-beda. Nilai V s hanya dipengaruhi oleh energi kinetic maksimumnya. Hubungan antara V s dan energi kinetiknya dirumuskan : ½ mv 2 = e V s Dimana : m = massa elektron, v=kecepatan, e = muatan elektron, V s = potensial henti Energi terkecil yang harus diberikan agar elektron lepas disebut energi ambang E 0 = h 0. Besarnya energi ambang harus sama dengan energi ikat atom yang disebut ungsi kerja W 0. (h= konstanta Planck= 6,62 x J.s) Jika elektron mendapat energi oton lebih besar dari energi ambangnya, maka kelebihan energi ini digunakan untuk menambah energi kinetiknya. Selisih energi oton dan energi ambangnya disebut sebagai energi kinetic maksimum maks. Semua oton memiliki energi yang sama yaitu h, sehingga menaikkan intensitasnya sama dengan menambah jumlah oton, tetapi tidak menambah energi tiap oton selama rekuensinya tetap. Hubungan : h = W 0 + maks atau maks = h W 0 y=mx c o α Wo E. Hal yang perlu dicermati Jika rekuensi oton lebih kecil dari rekuensi ambang maka tidak ada elektron yang lepas dari permukaan logam meskipun intensitas cahaya diperbesar. Kenaikan intensitas cahaya menyebabkan bertambahnya jumlah oton, tetapi energi oton tidak berubah, energi kinetic maksimum elektron oto juga tidak berubah karena energi tiap oton akan berinteraksi dengan tiap elektron.

3 F. Kegagalan teori gelombang dalam menjelaskan eek otolistrik Menurut teori gelombang, energi kinetic maksimum elektron semakin besar apabila intensitas cahaya dinaikkan. Namun, pada kenyataanya energi kinetic tidak bergantung pada intensitas cahaya Menurut teori gelombang, eek otolistrik bisa terjadi pada sembarang rekuensi. Namun, pada kenyataannya eek otolistrik terjadi untuk rekuensi di atas rekuensi ambang. Menurut teori gelombang, transer energi dari oton ke elektron butuh waktu yang lama untuk bisa melepaskan elektron dari permukaan logam. Namun pada kenyataanya, transer energinya sangat singkat. Teori gelombang tidak dapat menjelaskan mengapa energi kinetic elektron bertambah jika rekuensi gelombang diperbesar. G. Soal 1. Apakah semua sinar mampu menghasilkan eek otolistrik jika ditembakkan pada permukaan logam? 2. Apakah eek otolistrik bergantung pada intensitas cahaya yang diberikan? 3. Frekuensi terkecil yang mampu menghasilkan eek otolistrik disebut Saat energi oton yang diberikan pada permukaan logam lebih kecil dari ungsi kerja, apakah akan terjadi eek otolistrik? 5. Perhatikan pernyataan- pernyataan tentang hasil eek otolistrik berikut ini! i. Elektron akan lepas dari permukaan logam jika rekuensi yang datang mengenainya lebih tinggi dari rekuensi ambang. ii. Elektron akan lepas dari permukaan logam jika energi yang datang mengenainya lebih besar dari ungsi kerja. iii. Jika energi yang datang lebih kecil dari ungsi kerja maka intensitas cahaya tidak akan mempengaruhi jumlah elektron yang lepas dari permukaan logam. iv. Jika energi yang datang lebih besar dari ungsi kerja maka intensitas cahaya akan mempengaruhi jumlah elektron yang lepas dari permukaan logam. Pernyataan di atas yang benar adalah A. i dan iii B. ii dan iv C. iii dan iv D. i, ii, dan iii E. i, ii, iii, dan iv 6. Saat energi oton lebih besar dari ungsi kerja, apakah energi kinetik elektron yang lepas dari permukaan logam bergantung pada intensitas cahaya/oton yang diberikan? 7. Apakah tegangan henti bergantung pada intensitas oton yang diberikan?

4 8. Jika intensitas oton yang diberikan pada permukaan logam diperbesar, apakah kuat arus yang dihasilkan makin besar? 9. Perhatikan graik berikut! y c a b Berdasarkan graik di atas, besar konstanta Planck h dapat dirumuskan Bagaimanakah cara merubah garis merah menjadi garis biru berikut ini? 11. Foton dengan energi 2,8 ev digunakan untuk menyinari plat logam pada peristiwa eek otolistrik. Jika energi ambang plat 3,2 ev maka energi kinetic elektron adalah Sebuah logam memiliki energi ambang 2,6 ev. Saat oton ditembakkan pada permukaan logam itu, elektron yang terlepas memiliki energi kinetik 1,2 ev. Energi oton yang mengenai logam itu besarnya Perhatikan graik berikut : 0-3,3 (x10 14 Hz) Berdasar graik di atas, tentukan : a. Besar ungsi kerja dalam joule b. Jika h=6,6 x J, hitung rekuensi ambang! c. Panjang gelombang maksimum oton yang mampu menghasilkan eek otolistrik! (ingat, oton bergerak dengan kecepatan c=3x10 8 m/s)

5 RINGKASAN EF COMPTON Cahaya memiliki siat partikel dapat dijelaskan dengan eek otolistrik. Siat partikel dari cahaya juga dapat dilihat dari eek Compton. Eek Compton melukiskan bahwa saat cahaya dengan panjang gelombang λ mengenai sebuah elektron maka panjang gelombang cahaya itu akan semakin lebih besar setelah terjadi tumbukan. Foton dengan panjang gel. λ' Foton dengan panjang gel. λ e α Dari percobaan Compton didapatkan bahwa : e ( ) Dimana : disebut panjang gelombang Compton m= massa elektron (9,1 x kg) h= konstanta Planck= 6,62 x J.s Catatan : Bandingkan dengan panjang gelombang de Broglie, λ = h/mv. Pada tahun 1924 Louis de Broglie mencetuskan ide tentang dualisme gelombang. Jika cahaya dapat berperilaku sebagai gelombang dan pada saat yang lain dapat berperilaku sebagai partikel, maka de Broglie menduga bahwa semua partikel bisa berperilaku sebagai gelombang dengan : λ = h/mv dengan λ=panjang gelombang de Broglie, h=konstanta Planck, m=massa, v=kecepatan ( dengan m.v = momentum partikel) Soal 1. Pada percobaan Compton, berapakah sudut deviasi oton agar panjang gelombang oton setelah tumbukan bernilai maksimum? 2. Seberkas sinar X dengan panjang gelombang 5 x m menumbuk elektron diam (m=9,1 x kg). Jika sinar X dihamburkan dengan sudut 90 0, tentukan panjang gelombang sinar X yang terhambur! 3. Sebuah motor m=120 kg bergerak dengan kecepatan 30 m/s. Tentukan panjang gelombang de Broglie yang dihasilkan! (Apakah gejala gelombang yang dihasilkan bisa diamati oleh mata telanjang, mengapa?)