Gambar 1 Ilustrasi Efek Fotolistrik

Transkripsi

1 LAPORAN PRAKTIKUM_03 KONSTANTA PLANCK I. TUJUAN PERCOBAAN 1. Mnylidiki nrgy kintik makimum dari lctron foto bagai fungi II. frkuni.. Mlukikan grafik loping potnial (v) bagai fungi frkuni (f). 3. Mnntukan kontanta planck dari grafik. LANDASAN TEORI Efk fotolitrik adala uatu pro yang mana uatu caaya dngan frkuni cukup tinggi mngnai prmukaan bua logam, ingga dari prmukaan logam itu trpancar lktron. Gambar 1 mmbri ilutrai jni alat yang dipakai dalam kprimn fk fotolitrik. Gambar 1 Ilutrai Efk Fotolitrik Tabung yang divakumkan brii dua lktroda yang diubungkan dngan rangkaian ktrnal, dngan kping logam yang prmukaannya mngalami iradiai dipakai bagai anoda. Sbagian dari lktron yang muncul dari prmukaan yang mngalami iradiai mmpunyai nrgi yang cukup untuk mncapai katoda. Ktika potnial printang ditamba, lbi dikit lktron yang mncapai katoda dan arunya mnurun. Ktika ama atau mlbii uatu arga o yang barnya dalam ord bbrapa olt, tidak ada lktron yang mncapai katoda dan aru trnti. Trdapatnya fk fotolitrik mnunjukkan bawa glombang caaya mmbawa nrgi, dan bagian 1

2 nrgi yang dirap ol logam dapat trkonntrai pada lktron trtntu pada dan muncul bagai nrgi kintik. Banyaknya lktron yang dapat dipancarkan dari prmukaan logam angat trgantung pada intnita pnyinaran caaya dan nrginya trgantung pada frkuni (ν). Sblum Albrt Eintin mngmukakan torinya, pada taun 1901 Planck tla mmpublikaikan ail pnmuannya tntang ukum radiai caaya lktromagntik. Planck mndapatkan bawa kuanta yang brpautan dngan frkuni trtntu (v) dari caaya, muanya aru brnrgi ama dan bawa nrgi ini brbanding luru dngan frkuni. E = v Ktrangan: E = Enrgi Kuantum = ttapan Planck (6,66 x J.) v = Frkuni Pada pritiwa fk fotolitrik ini, trdapat bbrapa al yang tidak dapat dijlakan ol pmaaman klaik, antara lain: a) Tidak ada ktrlambatan waktu antara datangnya caaya pada prmukaan logam dan trpancarnya lktron. b) Enrgi fotolktron brgantung pada frkuni caaya. Enrgi kintik lktron, nrgi caaya, dan nrgi minimum dari caaya yang diprbolkan mmiliki ubungan: E K E C Jla, jika nrgi caaya E kurang dari nrgi minimum E tidak ada lktron yang trpancar. Singga dngan rumuan Planck tntang nrgi dapat ditulikan bagai E K v Enrgi minimum v 0 dibut bagai fungi krja(work function) dari logam. Dari pramaan ini maka diprol: 0 v

3 v 0 Dalam kprimn fk fotolitrik ini, diukur laju dan nrgi kintik lktron. Ekprimn ini mnggunakan tabung vakum (ruang ampa). Hal ini aru dilakukan agar lktron tidak kilangan nrginya karna brtumbukan dngan partkl-partikl udara. Dalam tabung vakum trdapat lmpng mtal dan kolktor. Lmpng mtal diinari dngan caaya ingga trjadi pmancaran lktron. Elktron yang trpancar kmudian ditangkap ol kolktor (Kran, 199). Brdaarkan data-data kprimn yang dilakukan ol Ricardon dan Compton pada taun 191, mii (pmancaran) dari fotolitrik aru mmnui ukum-ukum dibawa ini: a) Aru fotolitrik (yaitu jumla lktron yang dipancarkan prdtik) brbanding luru dngan intnita inar datang. b) Untuk tiap prmukaan mtal yang fotonitif, maka akan trdapat uatu arga frkuni minimal (frkuni ambang) diman lktron akan mulai trpancar. c) Enrgi kintik makimum dari fotolktron yang dipancarkan bruba cara linar dngan frkuni caaya yang datang, ttapi tidak brgantung pada intita caaya. Jika digambarkan E max bagai fungi dari v dngan intnita yang kontan maka akan diprol uatu gari luru dngan tan dan mmotong umbu abi di maka Gambar Grafik Hubungan Enrgi dan Frkuni Litrik 3

4 Brtambanya intnita caaya mmbri arti bawa makin banyak foton yang mnumbuk prmukaan mtal, yang brarti brtamba banyak pula fotolktron yang dipancarkan dngan kcpatan yang ama (nrgi kintik ttap). d) Untuk uatu prmukaan mtal, trdapat potnial pngnti 0 yang brbanding luru dngan frkuni dari inar datang ttapi tidak brgantung pada intnitanya. Potnial pngnti 0 adala bda arga dari potnial pngambatan antara kdua lktroda yang akan mnytop atau mngntikan aliran fotolktron yang dipancarkan prmukaan logam. v 0 E max 1 mv 0 Harga / adala: 34 6, , ,6.10 III. ALAT DAN BAHAN Alat dan baan yang digunakan dalam kprimn ini adala: 1. Mrcury Ligt Sourc: bagai umbr foton / lktromagntik dngan bbrapa panjang glombang.. / apparatu: untuk mmunculkan fotolktron diprmukaan fotodioda ktika l ini diinari. 3. / accory kit: brfungi bagai komponn plngkap dalam kprimn fk fotolitrik 4. Lna/Grating Blazd 500 nm: untuk mnangkap caaya yang dipancarkan dari umbr caaya mrkuri 5. Ligt block: brfungi untuk mmbloking/mngalangi caaya. 6. Diffraction t: bagai alat untuk mnybarkan caaya yang mauk. 7. Rlativ tranmiion: brfungi bagai filtr tranmii dngan intnita prnta trtntu. 8. oltmtr digital: brfungi untuk mngukur tgangan. 9. Jingga Filtr: brfungi untuk mnrukan pktrum warna 10. Yllow Filtr: brfungai untuk mnrukan pktrum warna 11. Blu Filtr: brfungi untuk mnrukan pktrum warna. 4

5 I. LANGKAH-LANGKAH PELAKSANAAN PRAKTIKUM 1) Prcobaan dapat dilakukan ditmpat glap untuk mngindari gangguan inyal kuat. Dan alat bia dipaang prti gambar dibawa ini : ) Arakan caaya mra, dan dari pctrum yang diailkan k lubang fotol cara brgantian. 3) Untuk tiap caaya amati toping potnial yang diailkan mlalui voltmtr.. TEKNIK ANALISIS DATA Prcobaan ini akan mmbaa tiga al yaitu mngtaui ubungan antara nrgi kintik makimum bagai fungi frkuni, kmudian mncari ubungan antara nrgi kintik makimum bagai fungi intita caaya yang datang, dan mncari barnya kontanta planck. Untuk mncari ubungan nrgi kintik makimum dari lktron foton bagai fungi dari frkuni dan intita caaya datang dapat dilakukan dngan mtod grafik. Untuk mncari kontanta planck, tknik analii data yang digunakan adala dngan mnggunakan pramaan Ek o Wo o Wo 5

6 Dari pramaan di ata, jika kita mialkan o = y dan = x, maka / dan Wo/ mrupakan uatu kontanta atau mmpunyai nilai ttap walaupun variabl x dan y diruba. Mialkan / = b dan Wo/ = c, maka pramaannya mnjadi y bx c. Untuk mncari nilai b (yang dalam al ini adala /) maka kita aru mruba nilai x dan y atau trjadi prubaan x dan y. Dalam prcobaan ini kita anggap: o1 (tgangan inar 1) = y 1 o (tgangan inar ) = y 1 (frkuni inar 1) = x 1 (frkuni inar ) = x Maka diprol uatu pramaan baru, yakni: y y 1 bx 1 bx c c Dngan mngliminai kdua pramaan diata, maka didapat; y 1 y b( x1 x ) y b x y x 01 b Karna b tidak lain mrupakan /, maka nilai dapat dicari dngan 0 b, dnga adala nilai muatan lktron. Stla mua nilai diitung, maka nilai rata-rata nya dapat dicari dngan n dngan n adala banyaknya nilai yang didapat atau banyaknya prcobaan. Kalaan mutlaknya dapat diitung dngan rumu: i n( n 1) 6

7 Kalaan rlatifnya: Kakuratannya: KR 0% tori prcobaan Kakura tan 0% tori I. DATA HASIL PERCOBAAN Tranmii Jingga (volt) Kuning (volt) Biru (volt) 0% 0,130 0,136 0,139 40% 0,131 0,146 0,147 60% 0,13 0,149 0,148 80% 0,133 0,153 0,15 100% 0,134 0,155 0,154 II. ANALISIS DATA Dalam analii ini, maka prtama kita aru mnntukan frkuni maingmaing pktrum caaya. Frkuni pktrum : 9,40.10 Frkuni pctrum : 5,17.10 Frkuni pctrum : 6, Hz Hz Hz 1. Nilai kontanta Planck: Untuk intnita 100%, inar, dan b 0,134 0,155 0,154 b 9,40 5,17 6, b b 8,3.10 Maka, bar kontanta planck () dapat dicari: 7

8 8,3 b 8, ,3.1,6 1, J. Untuk intnita 80%, inar, dan b 0,133 0,153 0,15 b 9,40 5,17 6, b b 8,1.10 Maka, bar kontanta planck () dapat dicari: 15 b 8,1 15 8,1x ,1.1,6 34 1,3.10 J. Untuk intnita 60%, inar, dan b b b 0,13 0,149 0,148 9,40 5,17 6, b b 7,8.10 Maka, bar kontanta planck () dapat dicari: 15 b 7,8 15 7, ,8.1,6 34 1,3.10 J. Untuk intnita 40%, inar, dan 8

9 b b 0,13 0,146 0,147 9,40 5,17 6, b b 7,6.10 Maka, bar kontanta planck () dapat dicari: 15 b 7,6 15 7, ,6.1,6 34 1,.10 J. Untuk intita 0%, inar, dan b b b 0,130 0,136 0,139 9,40 5,17 6, b b 6,8.10 Maka, bar kontanta planck () dapat dicari: 15 b 7,8 15 6, ,8.1,6 34 1,0.10 J. Dari nilai-nilai di ata, maka dapat dibuat tabl pmbantu tntang nilainilai kontanta planck: Rata-rata nilai kontanta Planck; n ,1x ,0 J. 34 9

10 Kalaan mutlaknya : 0,7 i n( n 1) 1,48 5(5 1) 68 0, Singga nilai kontanta yang didapat dapat ditulikan dalam: (1,0 0,7) 34 J. Kalaan Rlatifnya (KR): KR 0% 34 0,7 KR 34 1,0 KR 0,3% Kakuratannya: 0% Kakuratan tori 0% 34 6,63 1,0 Kakuratan 34 6,63 Kakura tan 0,8% tori prcobaan 34 0% III. HASIL DAN PEMBAHASAN HASIL Dari analii data yang tla diuraikan, maka kami dapatkan ail bagai brikut. Hubungan antara nrgi kintic makimum dngan frkuni. Dari prcobaan yang tla kami lakukan, diprol grafik yang mnunjukan ubungan o dan frkuni () yang mnggambarkan barnya nrgi kintic makimum untuk intnita caaya ungu dan ijau. 10

11 Dimana barnya Ekmak dalam al ini diwakili ol, Ekmak brgantung pada nilai. Pnntuan kontanta Planck Scara tori barnya kontanta Planck adala 6, JS. Sdangkan kontanta planck yang kami prol dalam prcobaan adala 1, JS dngan kalaan rlatifnya adala 0,3% dan kakuratannya adala 0,8%, ingga barnya kontanta Planck yang kami prol tidak uai dngan tori. Hal ini dibabkan ol banyaknya kndala yang kami adapi dalam mlakukan prcobaan. PEMBAHASAN Pada aat mlakanakan prcobaan pnntuan kontanta Planck kami mngalami bbrapa kalaan dan kndala yang mmpngarui ail prcobaan. Adapun kalaan dan kndala yang kami adapi adala bagai brikut. 1. Pada aat mmanakan alat, dimana kami mmrlukan waktu yang cukup lama untuk mmanakan alat. Hal ini tntu aja mnyita waktu yang cukup lama dalam mlakanakan praktikum.. Kurang tlitinya dalam mngarakan warna caaya pada kii ingga al ini mngakibatkan caaya yang diamati tidak pnunya dapat mauk lubang kii. Slain itu kami juga kurang tliti dalam mmprdikikan dimana caaya jatu tla dipaang filtr. Hal ini trjadi karna ifat caaya yaitu mngalami pmbiaan jika mlalui dua mdium yang brbda yaitu dari udara mnuju k kii. Kmungkinan pada aat blum mmaang filtr caaya uda mngalami pmblokan. Singga caaya yang trdtki ol alat kurang akurat. 3. Alat yang trlalu nitiv, dimana aat kami mngaraakan ala atu warna caaya k dalam kii pada poii trtntu, multimtr mnunjukan kala trtntu, kmudian pada aat kami mngarakan warna caaya yang ama pada kii ttapi pada poii yang brbda trnyata multimtr mnunjukan kala yang brbda dan prbdaaanya angat ignifikan. Hal ini mmbuat kami bingung pada poii mana kala yang arunya digunakan. 11

12 4. Knitifan alat juga mmpngarui kami dalam mnntukan potnial pmbrnti, dimana untuk atu warna yang ama kami mnntukan bbrapa kala potnial pmbrnti yang ditunjukan ol multimtr. Hal ini kmungkinan dibabkan ol adanya gtaran atau factor lingkungan lain yang dapat mnguba poii alat ingga brka caaya yang diamati tidak tpat mauk pada kii. 5. Adanya pnyimpangan pada nilai potnial yang trbaca pada multimtr, dimana nilai potnial pmbrnti brvariai untuk atu warna dngan intnita yang brbda. Brdaarkan tori variai intnita atu warna/ brka caaya trtntu tidak brpngaru tradap potnial pnial pmbrnti cndrung mbrnti, artinya potnial pmbrnti arunya ttap. Namun dari ail dari ail prcobaan yang kami lakukan trnyata nilai potnial pmbrnti tru bruba iring dngan prubaan intnita. Hal ini tntu aja dapat mnybabkan pnyimpangan yang trjadi aat mlakukan prcobaan. 6. Kndala yang lain dalam prcobaan ini trltak pada ruangan yang digunakan. Ruangan yang kami gunakan mmiliki pncaayaan yang tidak tabil. Mkipaun kndala ini tidak bgitu brarti dalam mnntukan ail prcobaan, dikitnya al ini juga mmpunyai pngaru pada ail prcobaan yang kami lakukan. Dari brbagai kalaan, Kndala dan pnyimpangan trbut di ata mnybabkan kami mmprol nilai kakuratan yaitu bar 0,8%. Hal ini mngindikaikan bawa prcobaan yang kami lakukan blum akurat. IX. JAWABAN PERTANYAAN 1. Buatla grafik ubungan tgangan dngan frkuni! Jawab : Frkuni (f) Jingga (volt) 9, Hz 0,130 0,131 0,13 0,133 1

13 Frkuni (f) 0,134 Kuning (volt) 0,136 5, Hz 0,146 0,149 0,153 Frkuni (f) 0,155 Biru (volt) 0,139 6, Hz 0,147 0,148 0,15 0,154 Grafiknya : 13

14 . Tntukan barnya kontanta planck dari grafik yang diprol! Jawab : Untuk intnita 100%, inar, dan b 0,134 0,155 0,154 b 9,40 5,17 6, b b 8,3.10 Maka, bar kontanta planck () dapat dicari: 8,3 b 8, ,3.1,6 1, J. Untuk intnita 80%, inar, dan b 0,133 0,153 0,15 b 9,40 5,17 6, b b 8,1.10 Maka, bar kontanta planck () dapat dicari: 15 b 8,1 15 8,1x ,1.1,6 1, J. 14

15 Untuk intnita 60%, inar, dan b b b 0,13 0,149 0,148 9,40 5,17 6, b b 7,8.10 Maka, bar kontanta planck () dapat dicari: 15 b 7,8 15 7, ,8.1,6 34 1,3.10 J. Untuk intnita 40%, inar, dan b b 0,13 0,146 0,147 9,40 5,17 6, b b 7,6.10 Maka, bar kontanta planck () dapat dicari: 15 b 7,6 15 7, ,6.1,6 1, J. Untuk intita 0%, inar, dan b 15

16 b b 0,130 0,136 0,139 9,40 5,17 6, b b 6,8.10 Maka, bar kontanta planck () dapat dicari: 15 b 7,8 15 6, ,8.1,6 1,0.10 X. KESIMPULAN 34 J. Dari ail prcobaan dan analii data yang kami lakukan maka dapat ditarik kimpulan bagai brikut. 1. Barnya nrgy kintic makimum dari lktron foton tidak anya brgantung pada frkuni ttapi juga brgantung pada intnita caaya datang. Dngan kata lain nrgy kintic makimum dari lktronlktron mrupakan fungi dari frkuni dan intnita caaya datang.. Kontanta Planck dapat ditntukan dari kmiringan grafik potnial nti tradap frkuni dan barnya kontanta Planck dapat diitung dngan rumu /. dimana maing-maing prcobaan dikaitkan dngan maa lktron (1,6-19 C) kmudian dirata-ratakan dan dibandingkan dngan nilai kontanta Planck dalam tori ingga diprol kakuratan. 3. Nilai kontanta planck yang didapat adala bar 34 (1,0 0,7) J. dngan kalaan rlativ (KR) 0,3% dan kakuratan 0,8%. Hail ini mnunjukkan ail prcobaan yang dilakukan blum akurat. 16

17 17