Uploaded by Diamondice

EFEK FOTOLISTRIK

advertisement
Jens
Martensson
Jens
Martensson
Sejarah dan Tokohtokoh Terkait
Hertz (1857- 1894)
Pada tahun 1887, Hertz menemukan
efek fotolistrik saat mempelajari emisi
gelombang elektromagnetik oleh pelepasan
percikan api. Dia berpendapat bahwa jika
katoda disinari dengan radiasi ultraviolet,
percikan api akan melewati celah antar
elektron.
Jens
Martensson
Hallwachs (1859-1922)
Pada tahun 1887, Hallwachs lebih
lanjut mengembangkan ide ini. Dia
mengamati bahwa ketika seng yang
bermuatan
negatif
dengan
sebuah
elektroskop diradiasi dengan sinar ultraviolet,
muatan negatif pada pelat itu berkurang. Jika
plat netral digunakan, itu menjadi positif dan
plat positif lebih positif. Ia menyimpulkan
bahwa di bawah pengaruh sinar ultraviolet,
partikel bermuatan negatif dipancarkan oleh
plat dan menyebutnya sebagai fotoelektron.
Jens
Martensson
Lenard (1862- 1947)
Penemuan penting terakhir (sebelum
penjelasan Einstein) dibuat pada tahun 1902
oleh Lenard. Dalam salah satu penelitiannya
Lenard menemukan perilaku aneh yang
dilakukan oleh cahaya dan elektron. Suatu
ketika berkas cahaya dipancarkan di atas
logam tertentu, dan ternyata cahaya tersebut
dapat melontarkan elektron dari dalam logam
tersebut. Lenard terkejut dan bingung dengan
fenomena aneh ini. Fenomena ini kemudian
lebih umum dikenal dengan nama efek
fotolistrik.
Jens
Martensson
Albert Einstein (1879-1955)
Pada
tahun
1905,
Einstein
mengemukakan
penjelasan
berupa
ketergantungan fotoelektron pada frekuensi
radiasi. Menurutnya, radiasi yang sampai
pada permukaan menjadi sebungkus energi
yang terlokalisasi E = hf sebagaimana
digagas Max Planck dan merambat dengan
laju cahaya. Sebungkus atau paket cahaya ini
kemudian disebut foton.
Jens
Martensson
Efek Fotolistrik
Suatu jenis logam tertentu bila disinari (dikenai radiasi) dengan frekuensi yang lebih besar dari
harga tertentu akan melepaskan elektron, walaupun intensitas radiasinya sangat kecil. Sebaliknya,
berapapun besar intensitas radiasi yang dikenakan pada suatu jenis logam, jika frekuensinya lebih
kecil dari harga tertentu maka tidak akan dapat melepaskan elektron dari logam tersebut. Peristiwa
pelepasan elektron dari logam oleh radiasi tersebut disebut efek fotolistrik. Elektron yang terlepas
dari logam disebut foto-elektron.
Efek fotolistrik membutuhkan foton dengan energi dari beberapa elektron volt (eV) sampai
lebih dari 1 MeV unsur yang nomor atomnya tinggi. Studi efek fotolistrik menyebabkan langkahlangkah penting dalam memahami sifat kuantum cahaya, elektron memengaruhi pembentukan
konsep dualitas gelombang-partikel.
Jens
Martensson
Efek fotolistrik diamati melalui prosedur sebagai berikut.
Dua buah pelat logam (lempengan logam tipis) yang terpisah ditempatkan di dalam tabung
hampa udara.
Di luar tabung kedua pelat ini dihubungkan satu sama lain dengan kawat. Mula-mula tidak ada
arus yang mengalir karena kedua plat terpisah.
Ketika cahaya yang sesuai dikenakan kepada salah satu pelat, arus listrik terdeteksi pada kawat.
Ini terjadi akibat adanya elektron-elektron yang lepas dari satu pelat dan menuju ke pelat lain secara
bersama-sama membentuk arus listrik.
Cahaya dipandang sebagai kuantum energi yang hanya memiliki energi yang diskrit bukan
kontinu yang dinyatakan sebagai E = hf
Jens
Martensson
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
Persamaan ini disebut persamaan efek fotolistrik Einstein.
dituliskan sebagai :
Energi cahaya = Energi ambang + Energi kinetik
maksimum elektron
Perlu diperhatikan bahwa:
π‘Š0 adalah energi ambang logam atau fungsi kerja logam
𝐸 = π‘Š0 + πΈπ‘˜π‘š
(Joule)
β„Žπ‘“ = β„Žπ‘“0 + πΈπ‘˜π‘š
𝑓0 adalah frekuensi ambang logam (Hz)
πΈπ‘˜π‘š = β„Žπ‘“ βˆ’ β„Žπ‘“0
f adalah frekuensi cahaya yang digunakan (Hz)
πΈπ‘˜π‘š adalah energi kinetik maksimum elektron yang lepas
dari logam dan bergerak ke pelat logam yang lain (Joule)
Jens
Martensson
Mekanisme Emisi Efek Fotolistrik
Foton dari sinar memiliki energi karakteristik yang ditentukan oleh frekuensi cahaya. Dalam proses
photoemission, jika elektron dalam beberapa bahan menyerap energi dari satu foton dan dengan demikian
memiliki lebih banyak energi daripada fungsi kerja (energi ikat elektron) dari materi, itu dikeluarkan.
Jika energi foton terlalu rendah, elektron tidak bisa keluar dari materi. Peningkatan intensitas sinar
meningkatkan jumlah foton dalam berkas cahaya, dan dengan demikian meningkatkan jumlah elektron,
tetapi tidak meningkatkan energi setiap elektron yang dimiliki. Energi dari elektron yang dipancarkan
tidak tergantung pada intensitas cahaya yang masuk, tetapi hanya pada energi atau frekuensi foton
individual. Ini adalah interaksi antara foton dan elektron terluar.
Jens
Martensson
Elektron dapat menyerap energi dari foton ketika disinari, tetapi mereka biasanya mengikuti prinsip
"semua atau tidak". Semua energi dari satu foton harus diserap dan digunakan untuk membebaskan satu
elektron dari atom yang mengikat, atau energi dipancarkan kembali.
Jika energi foton diserap, sebagian energi membebaskan elektron dari atom, dan sisanya dikontribusi
untuk energi kinetik elektron sebagai partikel bebas. Tidak ada elektron yang dilepaskan oleh radiasi di
bawah frekuensi ambang, karena elektron tidak mendapatkan energi yang cukup untuk mengatasi ikatan
atom.
Jens
Martensson
Efek fotolistrik banyak membantu penduaan gelombang-partikel, dimana sistem fisika
(seperti foton dalam kasus ini) dapat menunjukkan kedua sifat dan kelakuan seperti
gelombang dan partikel, sebuah konsep yang banyak digunakan oleh pencipta mekanika
kuantum. Efek fotolistrik dijelaskan secara matematis oleh Albert Einstein yang memperluas
kuanta yang dikembangkan oleh Max Planck.
Jens
Martensson
Hukum emisi fotolistrik:
1. Untuk logam dan radiasi tertentu, jumlah foto elektron yang dikeluarkan berbanding lurus dengan
intensitas cahaya yang digunakan.
2. Untuk logam tertentu, terdapat frekuensi minimum radiasi, di bawah frekuensi ini foto elektron
tidak bisa dipancarkan.
3. Di atas frekuensi tersebut, energi kinetik yang dipancarkan foto elektron tidak bergantung pada
intensitas cahaya, namun bergantung pada frekuensi cahaya.
4. Perbedaan waktu dari radiasi dan pemancaran foto elektron sangat kecil, kurang dari 10-9 detik.
Jens
Martensson
Teori Kuantum Mengenai Efek Fotolistrik
Pada model Einstein mengenai efek fotolistrik, sebuah foton dengan intensitas cahaya
memberikan semua energinya hf ke sebuah elektron yang terdapat di plat logam. Akan tetapi, penyerapan
energi oleh elektron tidak terjadi secara terus-menerus dimana energi dipindahkan ke elektron dengan
paket tertentu, berbeda seperti yang dijabarkan pada teori gelombang. Pemindahan energi tersebut terjadi
dengan konfigurasi satu foton untuk satu elektron.
Jens
Martensson
Elektron keluar dari permukaan plat logam dan tidak bertabrakan dengan atom lainnya sebelum mengeluarkan
energi kinetik maksimum (πΈπ‘šπ‘Žπ‘˜π‘  ). Menurut Einstein, besarnya energi kinetik maksimum untuk elektron yang terbebas
tersebut dirumuskan dengan:
πΈπ‘šπ‘Žπ‘˜π‘  = β„Žπ‘“ βˆ’ Ξ¦
Dimana :
h adalah konstanta Planck (Js)
f adalah frekuensi foton (Hz)
Ξ¦ adalah fungsi kerja (eV)
Fungsi kerja menggambarkan energi minimum yang diperlukan agar elektron dapat terus menempel pada logam.
Jens
Martensson
Dengan menggunakan foton sebagai model cahaya, efek fotolistrik dapat dijelaskan dengan benar daripada yang
diprediksikan oleh konsep-konsep klasik, yaitu:
β€’
Besarnya energi kinetik yang dikeluarkan foto elektron tidak bergantung pada intensitas cahaya. Jika intensitas cahaya
digandakan, maka jumlah foto elektron yang keluar juga berlipat ganda, namun besarnya energi kinetik maksimum pada
setiap foto elektron nilainya tidak berubah.
β€’
Elektron terlepas dari logam dalam waktu yang singkat. Selang waktu antara cahaya yang datang dan foto elektron yang
keluar tergantung pada besarnya paket energi yang dibawa foton. Jika intensitas cahaya yang diterima rendah, hanya
sedikit foton yang datang per unit waktu.
β€’
Keluarnya elektron tidak bergantung pada frekuensi cahaya. Jika energi yang dibawa foton besarnya tidak lebih dari
fungsi kerja, maka elektron tidak dapat dikeluarkan dari permukaan logam.
β€’
Besarnya energi kinetik maksimum foto elektron bergantung pada frekuensi cahaya. Sebuah foton dengan frekuensi yang
lebih besar membawa energi yang lebih besar dan akan mengeluarkan fotoelektron dengan energi kinetik yang lebih
besar dibandingkan dengan foton berfrekuensi rendah.
Jens
Martensson
Penerapan dalam
Kehidupan Sehari-hari
Mesin Fotokopi
Jens
Martensson
Kalkulator
Jens
Martensson
Kamera CCD (Change Coupled
Device) & Pemindai kode batang
(barcode)
Jens
Martensson
Dubbing Film
Jens
Martensson
Kesimpulan
1.
Efek fotolistrik merupakan peristiwa pelepasan
elektron dari logam oleh radiasi tersebut
2.
Elektron yang terlepas dari logam disebut foto
elektron
3.
Konsep penting yang dikemukakan Einstein
sebagai latar belakang terjadinya efek
fotolistrik adalah bahwa satu elektron
menyerap satu kuantum energi.
4.
Einstein menemukan bahwa setiap foton
mempunyai energi yang sangat besar,
bergantung pada frekuensi
Jens
Martensson
Thank
You
Download
Random flashcards
hardi

0 Cards oauth2_google_0810629b-edb6-401f-b28c-674c45d34d87

Card

2 Cards

Create flashcards