LAPORAN PRAKTIKUM

“EFEK FOTOLISTRIK”

Oleh :

Dikson Pondung

10 310 826

Kelompok 2

Kelas A Pend. Fisika

(Semester V)

Dosen Mata Kuliah :

Dra. M.L. Dumanauw, M.Si.

UNIVERSITAS NEGERI MANADO

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

JURUSAN FISIKA

2012

A. PERCOBAAN EFEK FOTOLISTRIK

B. Tujuan Percobaan :

1. Mempelajari efek/ gejala fotolistrik secara eksperimen.

2. Menentukan fungsi kerja/ work function sel foto (photo cell), nilai tetapan Planck

dan tenaga kinetik maksimum foto elektron.

C. Peralatan :

1. Sel photo (photo cell).

2. Lampu sumber cahaya dan sumber dayanya.

3. Filter cahaya ( 100%, 80%, 60%, 40%, dan 20%) dan diafragma.

4. Multimeter

5. Lampu senter

6. Lup

D. Teori :

Efek fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan suatu zat (logam), bila

permukaan logam tersebut disinari cahaya (foton) yang memiliki energi lebih besar dari energi

ambang (fungsi kerja) logam. Atau dapat di artikan sebagai 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. Istilah

lama untuk efek fotolistrik adalah efek Hertz (yang saat ini tidak digunakan lagi).

Prinsip pengukuran efek fotolistrik.

Efek fotolistrik ini ditemukan oleh Albert Einstein, yang menganggap bahwa cahaya (foton)

yang mengenai logam bersifat sebagai partikel.

Untuk melepaskan elektron dari suatu logam diperlukan sejumlah tenaga minimal

yang besarnya tergantung pada jenis / sifat logam tersebut.

Tenaga minimal ini disebut work function atau fungsi kerja dari logam, dan

dilambangkan oleh …. Keperluan tenaga tersebut disebabkan elektron terikat oleh

logamnya.

Tenaga gelombang elektromagnetik/ foton yang terkuantisasi, besarnya adalah

Ef = h υ . . . . . . . . . . . . . . . (1)

dimana υ adalah frekuensi gelombang elektromagnetik dan h adalah tetapan Planck, bila

dikenakan pada suatu logam dengan fungsi kerja …, dimana h υ > …, maka elektron

dapat terlepas dari logam. Bila tenaga foton tepat sama dengan fungsi kerja logam yang

dikenainya, frekuensi sebesar frekuensi foton tersebut disebut frekuensi ambang dari

logam, yaitu

υo = ∅h

. . . . . . . . . . . . . . . (2)

Sehingga dapat dikatakan bila frekuensi foton lebih kecil daripada frekuensi ambang

logam, maka tidak akan terjadi pelepasan elektron dan jika lebih besar frekuensi foton

terhadap frekuensi ambang logamnya maka akan terjadi pelepasan elektron, yang biasa

disebut efek foto listrik atau gejala foto listrik.

Elektron yang lepas dari logam karena dikenai foton, akibat efek foto listrik ini,

disebut foto elektron, yang mempunyai tenaga kinetik sebesar

Ek = h υ - θ . . . . . . . . . . . . . . . (3)

Sistem peralatan untuk mempelajari efek foto listrik ditujukan pada gambar 1.

Dua elektroda dalam tabung hampa, dimana salah satunya adalah logam yang disinari

(sebuat sel foto). Antara kedua elektroda diberi beda potensial sebesar Vα dengan baterai

E1 dan E2, yang nilainya dapat divariasi dari Vα = - E1 sampai dengan Vα = + E2 dengan

suatu potensiometer. Arus foto elektron (Ie) dapat diukur dengan mikro meter atau

Gavanometer.

Untuk suatu nilai υ > υo dengan intensitas tertentu, dapat diamati Ie sebagai Vα.

Ie akan mencapai nilai nol bila Vα diturunkan mencapai nilai tertentu, Vα = Vg

(tegangan penghenti/ stopping voltage), yang memenuhi persamaan

Tetapan Planck apabila sudah di ketahui potensial penghentinya maka dapat di uji dengan

persamaan :

V p=Ek

e=hf

e−ф

e

V p+фe

fe=h

V p+ф

f=h

Dengan

E=hf = Eh

Foto sel

Elektroda

Pemancar

(emitter)

Elektroda

Penerima sumber cahaya

(kolektor) lensa lensa

Filter Diafragma

Voltmeter perisai

Amperemeter

Sumber Tegangan pembalik arus

E. Prosedur Percobaan

1. Mengatur alat seperti pada Gambar di bawah

2. Mengatur lensa sehingga Nampak spectrum warna (lampu yang di gunakan adalah

lampu gas Mercury), kemudian mengatur sel foto sehingga spectrum warna jatuh pada

sel foto (pengukuran di lakukan hanya pada orde 1)

3. Mengukur tegangan dengan menggunakan multimeter untuk setiap warna yang jatuh

pada sel foto.

4. Mengulangi Langkah 3 Hanya saja pada sel foto di beri filter kemudian mengukur

tegangan setiap warna untuk absorbsi yang berbeda.

5. Mengulangi pengukuran minimal 3 kali pengukuran

F. HASIL PENGAMATAN

1. Tanpa menggunakan Filter

Warna Tegangan (V)

Kuning 0,008

Hijau 0,01

Ungu 0,006

2. Dengan menggunakan Filter

Intensitas Tegangan (V)

Kuning Hijau Ungu

100% 0,006 0,008 0,004

80% 0,006 0,008 0,004

60% 0,004 0,006 0,004

40% 0,002 0,004 0,002

20% 0,002 0,004 0,002

G. Pengolahan Data.

1. Tanpa menggunakan Filter

Dik ,

V p Kuning=0,008 V

V p Hijau=0,01V

V p Ungu=0,006 V

λ kuning=5789,7 x10−10m

λ hijau=5460,6 x10−10m

λ ungu=4046,6 x 10−10 m

h=6,625 x10−34 Js

c=3 x 108 m /s

e=1,6 x 10−19C

Dit ,

a. Tentukanlah energy kinetic untuk setiap warna

b. Tentukanlah energy foton untuk setiap warna

c. Tentukanlah fungsi kerja untuk setiap warna

d. Tentukanlah frekwensi ambang untuk setiap warna

e. Ujilah tetapan planck berdasarkan pada persamaan potensial penghenti yaitu :

V p=Ek

e

Jawab :

a. Menentukan Energi Kinetik (Ek)

E k=eV p

E k kuning=1,6 x10−19 x0,008

¿12,8 x10−22J

E k hijau=1,6 x10−19 x0,01

¿16 x10−22 J

E k ungu=1,6 x10−19 x0,006

¿9,6 x 10−22 J

b. Menentukan Energi Foton (Ef)

E=hf =hcλ

E kuning=6,625 x 10−34 Js x3 x108 m /¿5789,7 x10−10m

¿

¿0,00342 x10−16 J

E hijau=6,625 x10−34 Js x3 x108 m /¿5460,6 x10−10m

¿

¿0,00363 x10−16 J

E ungu=6,625 x 10−34 Js x3 x108 m/¿4046,6 x 10−10 m

¿

¿0,00491 x10−16 J

c. Menentukan Fungsi Kerja (ф) :

E k=E−ф

ф=E−Ek

ф Kuning=0,00342 x 10−16 J−0,0000128 x10−16 J

¿0,0034072 x10−16 J=3,4072 x10−19 J

ф Hijau=0,00363 x10−16 J−0,000016 x10−16 J

¿0,003614 x 10−16 J=3,614 x 10−19 J

ф Ungu=0,00491 x10−16J−0,0000096 x 10−16 J

¿0,0049004 x 10−16 J=4,9004 x10−19J

d. Menentukan Frekwensi ambang (f 0) :

f 0=фh

f 0 Kuning=3,4072 x 10−19 J6,625 x10−34 Js

=0,514 x1015 Hz

f 0 Hijau= 3,614 x10−19J6,625 x10−34 Js

=0,546 x1015 Hz

f 0Ungu= 4,9004 x10−19J6,625 x10−34 Js

=0,740 x1015 Hz

e. Menentukan Tetapan Planck (h) :

V p=Ek

e=hf

e−ф

e

V p+фe

fe=h

V p+ф

f=h

Dengan

E=hf , f =Eh

f kuning= 3,42 x10−19 J6,625 x 10−34 Js

=0,516 x1015 Hz

f Hijau= 3,63 x 10−19 J6,625 x10−34 Js

=0,547 x1015 Hz

f Ungu= 4,91 x10−19J6,625 x10−34 Js

=0,741 x 1015 Hz

h Kuning=0,008+3,4072 x 10−19 J0,516 x 1015 Hz

¿6,619 x10−34 Js

h Hijau=0,01+3,614 x10−19 J0,547 x1015 Hz

¿6,625 x10−34 Js

h Ungu=0,006+4,9004 x10−19 J0,741 x 1015 Hz

¿6,621 x10−34 Js

2. Dengan Menggunakan Filter

Dik :

Intensitas Tegangan (V)

Kuning Hijau Ungu

100% 0,006 0,008 0,004

80% 0,006 0,008 0,004

60% 0,004 0,006 0,004

40% 0,002 0,004 0,002

20% 0,002 0,004 0,002

λ kuning=5789,7 x10−10m

λ hijau=5460,6 x10−10m

λ ungu=4046,6 x 10−10 m

h=6,625 x10−34 Js

c=3 x 108 m /s

e=1,6 x 10−19C

Dit ,

a. Tentukanlah energy kinetic setiap warna untuk absorbsi yang berbeda.

b. Tentukanlah energy foton setiap warna untuk absorbsi yang berbeda.

c. Tentukanlah fungsi kerja setiap warna untuk absorbsi yang berbeda.

d. Tentukanlah frekwensi ambang setiap warna untuk absorbsi yang berbeda.

e. Ujilah tetapan Planck setiap warna untuk absorbsi yang berbeda berdasarkan

pada persamaan potensial penghenti yaitu :

V p=Ek

e

Jawab :

a. Menentukan Energi Kinetik (Ek)

E k=eV p

Untuk absorbsi 100% = absorbs 80% :

E k Kuning=1,6 x10−19 x0,006

¿9,6 x 10−22 J

E k Hijau=1,6 x10−19 x 0,008

¿12,8 x10−22J

E k Ungu=1,6 x10−19 x 0,004

¿6,4 x 10−22 J

Untuk absorbsi 60%

E k Kuning=1,6 x10−19 x0,004

¿6,4 x 10−22 J

E k Hijau=1,6 x10−19 x 0,006

¿9,6 x 10−22 J

E k Ungu=1,6 x10−19 x 0,004

¿6,4 x 10−22 J

Untuk absorbsi 40% = absorbsi 20% :

E k Kuning=1,6 x10−19 x0,002

¿3,2 x10−22 J

E k Hijau=1,6 x10−19 x 0,004

¿6,4 x 10−22 J

E k Ungu=1,6 x10−19 x 0,002

¿3,2 x10−22 J

b. Menentukan Energi Foton (Ef)

E=hf =hcλ

E kuning=6,625 x 10−34 Js x3 x108 m /¿5789,7 x10−10m

¿

¿0,00342 x10−16 J

E hijau=6,625 x10−34 Js x3 x108 m /¿5460,6 x10−10m

¿

¿0,00363 x10−16 J

E ungu=6,625 x 10−34 Js x3 x108 m/¿4046,6 x 10−10 m

¿

¿0,00491 x10−16 J

c. Menentukan Fungsi Kerja (ф) :

E k=E−ф

ф=E−Ek

Untuk absorbsi 100% = absorbsi 80% :

ф Kuning=0,00342 x 10−16 J−0,0000096 x 10−16 J

¿0,00341104 x10−16 J=3,4110 x10−19 J

ф Hijau=0,00363 x10−16 J−0,0000128 x 10−16 J

¿0,0036172 x10−16 J=3,6172 x10−19 J

ф Ungu=0,00491 x10−16J−0,0000064 x10−16 J

¿0,0049036 x10−16 J=4,9036 x 10−19 J

Untuk Absorbsi 60%

ф Kuning=0,00342 x 10−16 J−0,0000064 x 10−16 J

¿0,0034136 x10−16 J=3,4136 x10−19J

ф Hijau=0,00363 x10−16 J−0,0000096 x10−16 J

¿0,0036204 x 10−16 J=3,6204 x 10−19 J

ф Ungu=0,00491 x10−16J−0,0000064 x10−16 J

¿0,0049036 x10−16 J=4,9036 x 10−19 J

Untuk absorbsi 40% = absorbsi 20%:

ф Kuning=0,00342 x 10−16 J−0,0000032 x10−16 J

¿0,0034168 x10−16 J=3,4168 x 10−19 J

ф Hijau=0,00363 x10−16 J−0,0000064 x10−16 J

¿0,0036236 x10−16 J=3,6236 x10−19J

ф Ungu=0,00491 x10−16J−0,0000032 x10−16 J

¿0,0049068 x10−16 J=4,9068 x10−19 J

d. Menentukan Frekwensi ambang (f 0) :

f 0=фh

Untuk absorbsi 100% = absorbsi 80% :

ф Kuning=3,4110 x 10−19 J6,625 x10−34 Js

=0,514 x1015 Hz

ф Hijau=3,6428 x 10−19 J6,625 x 10−34 Js

=0,549 x 1015 Hz

ф Ungu=4,9036 x10−19 J6,625 x10−34 Js

=0,740 x1015 Hz

Untuk Absorbsi 60%

ф Kuning=3,4136 x10−19 J6,625 x 10−34 Js

=0,515 x 1015 Hz

ф Hijau=3,6204 x10−19 J6,625 x10−34 Js

=0,546 x1015 Hz

ф Ungu=4,9036 x10−19 J6,625 x10−34 Js

=0,740 x1015 Hz

Untuk absorbsi 40% = absorbsi 20%:

ф Kuning=3,4168 x10−19 J6,625 x 10−34 Js

=0,515 x1015 Hz

ф Hijau=3,6236 x 10−19 J6,625 x10−34 Js

=0,546 x1015 Hz

ф Ungu=4,9068 x10−19J6,625 x10−34 Js

=0,740 x1015 Hz

e. Menentukan Tetapan Planck (h) :

V p=Ek

e=hf

e−ф

e

V p+фe

fe=h

V p+ф

f=h

Dengan

E=hf

f = Eh

f kuning= 3,42 x10−19 J6,625 x 10−34 Js

=0,516 x1015 Hz

f Hijau= 3,63 x 10−19 J6,625 x10−34 Js

=0,547 x1015 Hz

f Ungu= 4,91 x10−19J6,625 x10−34 Js

=0,741 x 1015 Hz

Untuk Absorbsi 100% = Absorbsi 80 %

h Kuning=0,006+3,4110 x 10−19 J0,516 x 1015 Hz

¿6,622 x10−34 Js

h Hijau=0,008+3,6172 x10−19 J0,547 x1015 Hz

¿6,627 x10−34 Js

h Ungu=0,004+4,9036 x10−19 J0,741 x 1015 Hz

¿6,623 x10−34 Js

Untuk Absorbsi 60%

h Kuning=0,004+3,4136 x10−19 J0,516 x1015 Hz

¿6,623 x10−34 Js

h Hijau=0,006+3,6204 x 10−19 J0,547 x1015 Hz

¿6,629 x10−34 Js

h Ungu=0,004+4,9036 x10−19

0,741 x1015 Hz

¿6,623 x10−34 Js

Untuk Absorbsi 40% = Absorbsi 20%

h Kuning=0,002+3,4168 x 10−19 J0,516 x 1015 Hz

¿6,626 x10−34 Js

h Hijau=0,004+3,6236 x 10−19 J0,547 x1015 Hz

¿6,631 x10−34 Js

h Ungu=0,002+4,9068 x 10−19

0,741 x 1015 Hz

¿6,625 x10−34 Js

H. Teori Kesalahan

1. Tingkat kesalahan tanpa menggunakan Filter

h=( 6,619 x10−34 Js+6,625 x 10−34 Js+6,621 x10−34 Js3 )=6,622 x10−34 Js

Tingkat Kesalahan=|(6,625 x10−34)−(6,622 x10−34 Js)6,625 x10−34 |x 100 %=0,045 %

2. Tingkat kesalahan untuk penggunaan Filter

a. Absorbsi 100% = 80%

h=( 6,622 x10−34 Js+6,627 x 10−34 Js+6,623 x10−34 Js3 )=6,624 x 10−34 Js

Tingkat Kesalahan=|(6,625 x10−34)−(6,624 x 10−34 Js )6,625 x 10−34 |x100 %=0,015%

b. Absorbsi 60%

h=( 6,623 x10−34 Js+6,629 x 10−34 Js+6,623 x10−34 Js3 )=6,625 x10−34 Js

Tingkat Kesalahan=|(6,625 x10−34)−(6,625 x 10−34 Js)6,625 x10−34 |x100 %=0%

c. Absorbsi 40% = 20%

h=( 6,626 x10−34 Js+6,631 x 10−34 Js+6,625 x10−34 Js3 )=6,627 x 10−34 Js

Tingkat Kesalahan=|(6,625 x10−34)−(6,627 x 10−34 Js )6,625 x10−34 |x100 %=0,030 %

I. Kesimpulan

Berdasarkan pada hasil percobaan kami, maka dapat di simpulkan beberapa hal sebagai

berikut :

1. Pada saat suatu sel foto menerima cahaya maka arus listrik akan mengalir.

2. Tegangan yang muncul pada multimeter saat melakukan percobaan efek foto listrik,

merupakan tegangan penghenti yang dapat menghentikan proses efek foto listrik.

3. Berdasarkan hasil pengamatan diperoleh harga tetapan Planck

Intensitas Tetapan Planck Untuk Spektrum Warna

Kuning Hijau Ungu

Tanpa Filter 6,619 x10−34 Js 6,625 x10−34 Js 6,621 x10−34 Js

100% = 80% 6,622 x10−34 Js 6,627 x10−34 Js 6,623 x10−34 Js

60% 6,623 x10−34 Js 6,629 x10−34 Js 6,623 x10−34 Js

40% = 20% 6,626 x10−34 Js 6,631 x10−34 Js 6,625 x10−34 Js

Saran

Berdasarkan pada hasil percobaan kami, maka disarankan beberapa hal penting dalam

melakukan percobaan :

1. Memperhatikan jenis multimeter yang akan digunakan

2. Mengkalibrasi multimeter yang akan digunakan

3. Sebelum melakukan percobaan, sebaiknya telah menguasai prosedur percobaan.

DAFTAR PUSTAKA

Penuntun Praktikum Lab. Fisika 1 “EFEK FOTO LISTRIK”.

J,B. Moningka, 2010, Penuntun Praktikum Laboratorium Fisika I, Jurusan Fisika: FMIPA

UNIMA.

Muljono, 2003, FISIKA MODERN, Jakarta: ANDI.

Beiser, Arthur.1999.Konsep Fisika Modern edisi ke empat.Jakarta:Erlangga.

Halliday,David. 1999.Fisika Edisi Ketiga Jilid 2.Jakarta:Erlangga.

Douglas C. Giancolli (jilid 2) , Fisika, Erlangga; Jakarta 2002.

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/atspect.html#c1)