Efekfotolstrik Print

EFEK FOTOLISTRIK h/e APPARATUS

A. TUJUAN

1. Menentukan konstanta planck

2. Menentukan energy ambang

B. ALAT DAN BAHAN

1. Voltmeter digital

2. Set h/e apparatus 9368 yang terdiri dari : foto diode, baterai 18 volt DC, celah tempat

filter dan standar.

3. Lampu Mercury (OS 9298) dalam kotak yang dilengkapi dengan penutup, penutup

bagian belakang, tangkai tempat lensa dan kisi.

4. Lensa dan kisi menyatu dengan tangkainya.

5. Lensa pengatur posisi h/e Apparatus dan pasangannya.

6. Satu set filter (kuning, hijau dan filter transmisi).

C. TEORI EFEK FOTO LISTRIK

Efek foto listrik adalah peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan suatu zat

(logam), bila permukaan logam tersebut disinari cahaya (foton) yang memiliki energi lebih

1

besar dari energi ambang (fungsi kerja) logam. Efek fotolistrik ini ditemukan oleh Albert

Einstein, yang menganggap bahwa cahaya (foton) yang mengenai logam bersifat sebagai

partikel.

Gambar 1. Diagram eksperimen efek foto listrik

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.

Dari gambar 1, sinar yang dipancarkan pada katoda dapat menyebabkan elektron

keluar dan meninggalkan katoda. Karena katoda dihubungkan dengan kutub positif dan anoda

dengan kutub negatif, maka potensial anoda lebih rendah daripada potensial katoda sehingga

elektron akan tertarik ke anoda. Aliran elektron ini merupakan arus listrik. Jika potensial

cukup besar, dapat menyebabkan elektron tak dapat sampai ke anoda. Beda potensial yang

tepat akan menahan pancaran elektron yang disebut potensial penyetop (Vo).

Pada keadaan ini, berarti energi kinetik maksimum elektron yang dipancarkan tepat

sama dengan beda potensial listrik elektron antara anoda dan katoda.

Ek max = e Vo ……………………………….(1)

2

1. Hasil pengamatan Lenard tahun 1902 dari eksprimen efek foto listrik adalah:

kecepatan elektron (yang sebanding dengan energi kinetik elektron) yang lepas dari

seng itu tidak bergantung kepada intensitas cahaya, tetapi hanya bergantung kepada

frekuensi (atau panjang gelombang) sinar yang digunakan.

2. Untuk suatu logam tertentu, tidak ada pancaran elektron jika panjang gelombang

cahaya lebih besar dari suatu panjang gelombang tertentu.

Hasil pengamatan tersebut tidak dapat dijelaskan menggunakan teori gelombang klasik,

karena menurut teori gelombang klasik, intensitas cahaya adalah besarnya kerapatan laju

energi (gelombang) cahaya. Dengan demikian, jika intensitas cahaya yang datang pada

permukaan bahan makin besar berarti laju energi yang datang pada permukaan bahan juga

semakin besar. Karena energi yang datang semakin besar, seharusnya jumlah elektron yang

dipancarkan juga makin besar. Disamping itu seharusnya elektron dapat terpancar dari pelat

asalkan intensitasnya (energinya) cukup, berapapun panjang gelombang sinar yang

digunakan. Akan tetapi dari hasil eksprimen diketahui bahwa energi kinetik elektron yang

dilepaskan bahan tidak bergantung pada intensitas cahaya yang digunakan dan elektron tidak

dapat dipancarkan pada sembarang nilai panjang gelombang, meskipun intensitasnya dibuat

besar.

Menjelaskan hasil eksperimen ini, digunakan teori kuantisasi energi yang

dikemukakan oleh Planck kemudian diartikan (lebih fisis) oleh Einstein. Tahun 1905.

Menurut Einstein pancaran cahaya berfrekuensi f berisi paket-paket gelombang atau paket-

paket energi, energy setiap paket gelombang adalah hf.

Menurut postulat Planck, foton-foton yang sampai ke katoda akan diserap sebagai

kuantum energi. Ketika elektron menyerap foton, maka elektron mendapat sejumlah energi

yang dibawa foton yaitu hf.Energi yang diperoleh ini sebagian digunakan elektron untuk

3

melepaskan diri dari bahan dan sisanya digunakan untuk bergerak menjadi energi kinetik

elektron. Besarnya energi yang diperlukan oleh elektron untuk melepaskan diri dari bahan

(melawan energi ikat elektron dalam bahan) disebut fungsi kerja (Wo).

Secara matematik dapat dituliskan :

Ek = hf – Wo…………………………………….. (2)

Persamaan (2) disebut persamaan foto listrik Einstein.

Dari persamaan (1) dan (2) dapat diperoleh :

e Vo = hf – Wo…………………………………….. (3)

Dengan eksprimen, kita dapat mencari harga potensial penyetop untuk suatu harga frekuensi

sinar datang. Dari berbagai harga frekuensi sinar datang, akan didapat berbagai harga

potensial penyetop. Jika dibuat kurva eVo terhadap frekuensi, akan diperoleh kurva

berbentuk linier.

4

V

vvo

Pengamatan efek foto listrik sangat sesuai dengan teori Einstein mengenai foton yang

dilakukan oleh Milikan pada tahun 1916. Milikan menggunakan bahan lithium sebagai

katoda dan mendapatkan hasil nilai tetapan h besarnya 6,67 x 10-34 Js. Sekarang ini tetapan

Planck dipandang sebagai salah satu tetapan alam, dan telah diukur dengan ketelitian yang

sangat tinggi dalam berbagai percobaan. Nilai sekarang yang diterima adalah h=6.63x10-34Js

D. PROSEDUR PERCOBAAN

Menyusun alat- alat

Mengukur beda potensial alat h/e dengan voltmeter, dimana alat ini dilengkapi dengan

2 buah batrai. Ujung – ujung kontak sumber ini berada pada bagian atas kotak alat

h/e. Tegangan yang dibutuhkan adalah harus lebih dari 8 Volt, jika kurang maka

batere harus diganti.

Menghidupkan lampu merkuri dan menutup bagian belakang kotak lampu dengan

lempeng warna hitam persegi empat, kemudian menunggu kira – kira 5 menit.

5

Memasang lensa dan kisi pada lampu mercury, dan mengatur sedemikian rupa

sehingga sinar yang diuraikan kisi dapat dilihat dengan jelas( tajam), hal ini dapat kita

uji dengan meletakkan kertas putih didepan celah alat h/e.

Mengatur kotak h/e, agar sinar yang diuraikan tepat masuk kedalam kotak h/e.

Menekan ON pada alat h/e ini, yang berarti alat siap untuk dioperasikan. Kemudian

mengusahakan salah satu jenis warna cahaya yang masuk kedalam celah ,

meletakkan filter sesuai dengan warna cahaya yang masuk didepan celah, misalnya

warna sinar yang masuk adalah kuning, maka pasang filter warna kuning didepan

celah.

Mengukur potensial henti dengan menggunakan voltmeter dengan cara meletakan

ujung kontaknya pada bagian bawah alat h/e ini.

Mengulangi prosedur 6 dan 7 paling kurang lima untuk warna sinar yang sama.

Melakukan prosedur 6,7, dan 8 untuk warna sinar yang berbeda.

Untuk sinar ungu tidak dibutuhkan filter.

E. DATA HASIL PERCOBAAN

No Jenis sinar Frekuensi (Hz) Potensial henti (Volt)

1 KUNING 5.18672 x 1014 0.596

2 HIJAU 5.48996 x 1014 0.726

3 UNGU 7.40858 x 1014 1.10

Potensial henti untuk beberapa jenis warna sinar

1. KUNING

NO 0 %(V) 20 %(V) 40 %(V) 60 %(V) 80 %(V) 100%(V)

1 0.60 0.55 0.56 0.57 0.58 0.596

2 0.59 0.55 0.56 0.57 0.57 0.59

3 0.60 0.54 0.56 0.56 0.58 0.58

4 0.59 0.55 0.55 0.57 0.58 0.59

5 0.60 0.55 0.56 0.57 0.57 0.59

2. HIJAU

NO 0 %(V) 20 %(V) 40 %(V) 60 %(V) 80 %(V) 100%(V)

1 0.73 0.53 0.57 0.60 0.61 0.69

2 0.72 0.54 0.58 0.59 0.62 0.69

3 0.73 0.54 0.57 0.59 0.61 0.68

4 0.72 0.54 0.57 0.60 0.62 0.69

5 0.73 0.54 0.58 0.59 0.61 0.68

3.UNGU

NO 0 %(V) 20 %(V) 40 %(V) 60 %(V) 80 %(V) 100%(V)

1 1.10 0.86 0.95 1.00 1.03 1.05

2 1.10 0.86 0.95 1.00 1.02 1.05

3 1.10 0.86 0.94 1.00 1.02 1.04

4 1.10 0.85 0.95 0.99 1.03 1.05

5 1.10 0.85 0.94 1.00 1.03 1.04

F. PENGOLAHAN DATA

7

A. Menghitung nilai frekuensi dari masing – masing sinar:

1.Sinar kuning

0 %

V = volt

V = 0.434 Volt ± 6.45 %

20%

8

V= 0.576 Volt ± 4.86 %

40%

V= 0.572 Volt ± 4.895%

60%

9

V= 0.792 Volt ± 1.52%

80%

V = 0.836 Volt 1.67%

100%

V= 0.85 Volt ± 0.94%

10

2. Sinar hijau

0 %

V= 0.448 Volt ± 4.46%

20%

V= 0.4 Volt ± 4%

11

40%

V= 0.31 Volt ± 1.94%

60%

V= 0.31 Volt ± 5.8%

12

80%

V= 0.31 Volt ± 1.28%

100%

V= 0.376 Volt ± 1.6%

3. Sinar ungu

0 %

13

V= 0.316 Volt ± 0.633%

20%

V= 0.32 Volt ± 2.5%

40%

14

V= 0.372 Volt ± 1.07%

60%

V= 0.432 Volt ± 4.63%

80%

15

V= 0.346 Volt ± 2.89%

100%

V= 0.372 Volt ± 1.07%

B.Menghitung konstanta Planck

1. Sinar kuning

16

kesalahan =

2. Sinar hijau

kesalahan =

3.Sinar ungu

kesalahan =

G. GRAFIK HUBUNGAN ANTARA FREKUENSI DENGAN PERSENTASI KISI

17

A. SINAR KUNING

Dari grafik dapat kita lihat,secara umum hubungan antara frekuensi dengan

persentasi kisi adalah berbanding lurus, artinya semakin besar persentase

kisinya, frekuensi yang didapat juga semakin besar,tapi pada grafik terdapat

pelencengan sedikit,mugkin hal ini disebabkan karena kesalahan dalam

pengukuran.

B.SINAR HIJAU

18

Dari grafik diatas dapat kita lihat, secara umum hubungan antara

frekuensi dengan persentase kisi pada sinar hijau tidak dapat dibilang

berbanding lurus tapi juga tidak berbanding terbalik, karena terdapat

penurunan dan kenaikan pada nilai frekuensinya.

C. SINAR UNGU

19

Dari grafik diatas dapat kita lihat, secara umum hubungan antara

frekuensi dengan persentase kisi pada sinar ungu tidak dapat dibilang

berbanding lurus tapi juga tidak berbanding terbalik, karena terdapat

penurunan dan kenaikan pada nilai frekuensinya

H. GRAFIK HUBUNGAN ANTARA FREKUENSI DENGAN POTENSIAL HENTI

A. SINAR KUNING

20

Dari grafik diatas dapat disimpulkan, persamaan regresi linear dari frekuensi:

v = 2.413 V – 0.000

B. SINAR HIJAU

Dari grafik diatas dapat disimpulkan, persamaan regresi linear dari frekuensi:

v = 2.409 V + 0.001

C. SINAR UNGU

21

Dari grafik diatas dapat disimpulkan, persamaan regresi linear dari frekuensi:

v = 2.418 V – 0.001

I. KESIMPULAN

Dari hasil praktikum yang telah dilaksanakan, dapat disimpulkan:

22

Nilai konstanta Planck yang di peroleh:

Untuk sinar kuning: 6,64 x 10-34 Js

Untuk sinar hijau: 6.65 x 10-34 Js

Untuk sinar ungu: 6,628 x 10 -34 Js

Jika dirata –ratakan, diperoleh nilai konstanta Planck:

h =6,63933 x 10-34 Js

J. SARAN

Agar kegiatan praktikum berjalan dengan baik dan lancar sebaiknya:

a. Filter yang digunakan diganti karena sudah banyak yang tergores dan pecah.

b. Multimeter yang digunakan diganti karena sudah terlalu tua sehingga data

yang diperoleh tidak akurat.

DAFTAR PUSTAKA

23

bima.ipb.ac.id/~tpb-ipb/.pdf - Halaman materi/fisika_pdf/P13-FISIKA%20MODERN

id.wikipedia.org/wiki/Efek_fotolistrik - Tembolok

pendidikansains.blogspot.com/2008/02/efek-fotolistrik.html - Tembolok

Syakbaniah.hamran,asra.nailil,husna.2009.Eksperimen Fisika: Petunjuk kegiatan dan

lembar kerja mahasiswa. UNP : Padang

24