EFEK FOTOLISTRIK (h/e)

Zilmi Kaffah

Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Jember

zilmikaffah@yahoo.co.id

09 November 2015

ABSTRAK

Efek fotolistrik merupakan gejala terlepasnya elektron dari permukaan logam disebabkan

adanya tumbukan elektromagnetik. Tujuan dari eksperimen ini adalah mengetahui pengaruh

filter transmisi dan frekuensi terhadap besarnya potensial penghenti, serta membandingkan

tetapan planck antara referensi dan hasil eksperimen. Sumber cahaya pada eksperimen yang

ditembakkan pada h/e apparatus, nantinya akan terlihat warna dan dibaca potensial

penghenti. Berdasarkan eksperimen dapat diketahui bahwa filter transmisi dan frekuensi

berbanding lurus terhadap besarnya potensial penghenti. Dan tetapan planck yang diperoleh

pada eksperimen 1,12 x 1034 disini dapat diketahui bahwa nilai ini lebih kecil bila

dibandingkan pada tetapan planck menurut literatur sebesar 6,26 x 1034

Kata Kunci : Efek fotolistrik, elektron, filter transmisi, h/e apparatus, tetapan planck

1. PENDAHULUAN

Efek fotolistrik merupakan gejala

terlepasnya elektron dari permukaan logam

disebabkan adanya tumbukan

elektromagnetik. Percobaan efek fotolistrik

pertama kali ditemukan oleh Young dan

Hertz pada tahun 1887. Dengan melakukan

eksperimen penyinaran pelat katoda

dengna cahaya monokromatik sehingga

menghasilkan elektron. Cahaya merupakan

energi yang kontinu, artinya apabila ada

sejumlah eneegi cahaya maka energi

tersebut senantiasa dapat dibagi menjadi

bagian yang lebih kecil lagi.

Percobaan efek fotolistrik sangat

mudah dilakukan. Langkah pertama yaitu

dengan menyusun rangkaian sesuai dengan

yang telah ditetukan. Selanjutnya mengatur

h/e appartus dan mengatur filter yamg

dipakai sesuai dengan spektrum warnanya.

Disini akan didapatkan data tegangan yang

terbaca pada voltmeter. Untuk

mendapatkan data potensial penghenti,

maka pada rangkaian di atas dilakukan

penghentian kemudian dilepaskan, maka

akan didapatkan potensial penghenti.

Untuk mendapatkan data ketika filter

transmisi yaitu dengan menaruh filter

transmisi di depan h/e apparatus.

Sesuaikan dengan data yang dibutuhkan

20, 40, 60, 80, dan 100 %. Selanjutnya data

potensila penghenti dicatat.

Eksperimen fotolistrik dilakukan

agar mahasiswa mengetahui dan

memahami proses efek fotolistrik. Selain

itu juga dapat menentukan fungsi kerja dari

suatu fotodioda, serta dapat menentukan

nilai tetapan planck. Sedangkan dalam

kehidupan sehari-hari, efek fotolistrik

banyak sekali penggunaannya. Diantaranya

adalah penggunaan suara dubbing dalam

sebuah film , pada tabung foto pengganda

dan fotodioda atau foto transistor, serta

masih banyak yang lainnya.

Abad ke-20 dinyatakan bahwa

elektron yang dipancarkan dari permukaan

logam, apabila cahaya yang frekuensinya

cukup tinggi jauh pada permukaan itu

(diperluka cahaya ultra ungu untuk hampir

semua logam kecuali logam alkali). Efek

fotolistrik itu merupakan gejala yang

berkaitan dengan kemampuan konduktor.

Cahay merupakan energi yag kontinu,

artinya apabila ada sejumlah energi cahaya

maka energi tersebut senantiasa dapat

dibagi menjadi bagian yang lebih kecil

lagi, sampai pada bagian yang energinya

nol.

Eksperimen fotolistrik ini meliputi

intensitas, frekuensi cahaya dan beda

poensial antara kedua pelat diubah-ubah.

Pada tahun 1905, einstein mngemukakan

penjelasan berupa ketergantungan

fotoelektron pada frekuensi radiasi.

Menurut Einstein, radiasi yang sampai

pada permukaan menjadi sebungkus energi

(foton). Tiap-tiap foton dari radiasi

berfrekuensi V memiliki energi :

E=h v

Untuk permukaan m, yaitu:

m=he

Dengan demikian, foton-foton berfrekuensi

tinggi akan memiliki energi yang lebih

besar dibandingkan dengan foton-foton

yang berfrekuensi rendah.

Einstein juga menjelaskan bahwa

untuk mengeluarkan elektron dari

pemukaan logam dibutuhkan energi

ambang. Jika radiasi pada elektromagnetik

yang terdiri atas foton mempunyai energi

yang lebih besar dibandingkan energi

ambang, maka elektron akan lepas dari

permukaan logam. Akibatnya energi

kinetik maksimum dari elektron dapat

ditentukan dengan persamaan :

Ek=hf hf 0

dengan

f . f 0=¿ frekuensi cahaya dan frekuensi

ambang ( Hz)

h=¿ konstanta planck(6,63 ×10−34 JS )

Ek=¿ energi kinetik (J)

2. METODE PENELITIAN

Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam

eksperimen ini adalah:

1. Mercury Light Source: sebagai

sumber foton / elektromagnetik

dengan beberapa panjang

gelombang.

2. h/e apparatus: untuk memunculkan

fotoelektron dipermukaan

fotodioda ketika sel ini disinari.

3. h/e accessory kit: berfungsi sebagai

komponen pelengkap dalam

eksperimen efek fotolistrik

4. Lensa / Grating Blazed 500 nm:

untuk menangkap cahaya yang

dipancarkan dari sumber cahaya

merkuri

5. Light block: berfungsi untuk

membloking/menghalangi cahaya.

6. Diffraction sets: sebagai alat untuk

menyebarkan cahaya yang masuk.

7. Relative transmission: berfungsi

sebagai filter transmisi dengan

intensitas persentase tertentu.

8. Voltmeter digital: berfungsi untuk

mengukur tegangan.

9. Yellow Filter: berfungsi untuk

meneruskan spektrum warna

kuning.

10. Green Filter: berfungasi untuk

meneruskan spektrum warna hijau.

Cara Kerja

1. Susunlah peralatan seperti gambar 3.2

a. Peralatan h/e dan sumber cahaya

merkuri dalam keadaan OFF.

b. Light block di bagian belakang

sumber cahaya merkuri,

c. Letakkan h/e accessory kit di

depan sumber cahaya,

d. Letakkan lensa/ grating pada

penyangga h/e accessory kit,

e. Pasang voltmeter digital pada h/e

apparatus,

Gambar 2.1 Desain Percobaan Efek Fotolistrik

(sumber : Modul eksperimen Fisika II, 2015)

2. Hidupkan sumber cahaya merkuri,

tunggu kira-kira 5 menit sehingga

muncul cahaya,

3. Amati bahwa sumber cahaya merkuri

memancarkan lima spektrum. Anda

dapat mengamati spektrum-spektrum

orde satu, orde dua, dan orde tiga

dengan meletakkan kertas putih di

depan grating. Perhatikan : Pada

bagian depan h/e apparatus terdapat

layar putih yang terbuat dari bahan

fluorescence khusus. Bahan ini akan

berpendar ketika terkena sinar

ultraviolet dan akan nampak berwarna

biru. Ketika anda mengarahkan

spektrum ultra violet yang terdifraksi

oleh kisi maka akan nampak garis

yang makin biru.

4. Hidupkan h/e apparatus. Atur posisi

h/e apparatus sehingga salah satu

spektrum cahaya sumber mengenai

bagian tengah jendela fotodioda.

Jendela fotodioda dapat dilihat dengan

memutar silinder hitam unit h/e ke

luar. Pilih spektrum yang paling

terang. Tutup kembali jendela

fotodioda.

5. Tekan tombol “push to zero” /

“discharge” pada panel h/e apparatus

untuk membuang muatan akumulasi

pada fotodioda. Ini akan menyakinkan

anda bahwa apa yang anda ukur

merupakan harga potensial penghenti

yang sesungguhnya.

Bagian I

1. Aturlah posisi h/e apparatus sehingga

salah satu spektrum cahaya sumber

masuk ke dalam fotodioda,

2. Gunakanlah filter warna kuning untuk

spektrum kuning.

3. Letakkan filter yang anda pilih tepat di

depan reflektif h/e apparatus dengan

menempelkan pada komponen holder.

4. Letakkan dan posisikan relative

transmission di depan reflektif h/e

apparatus (atau di depan filter jika

anda menggunakan filter). Pilih angka

100% intensitas spektrum

ditransmisikan menuju fotodioda.

Tekan tombol “discharge” lalu

lepaskan.

5. Catatlah berapa tegangan yang terbaca

pada voltmeter.

6. Geserlah relative transmission pada

harga yang lebih rendah 80

Tabel pengamatan :

Bagian II

1. Selanjutnya, lakukanlah langkah

berikut. Aturlah posisi h/e apparatus

sehingga spektrum warna kuning pada

orde satu tepat mengenai jendela

fotodioda. Letakkan filter warna

kuning di depan h/e apparatus. Tekan

tombol push zero, lalu lepaskan.

2. Catat tegangan output (potensial

penghenti).

3. Ulangi langkah No.13 dan 14 untuk

setiap warna spektrum yang ada.

Jangan lupa gunakanlah filter warna

hijau ketika anda mulai mengukur

spektrum cahaya hijau. Lakukan

pengukuran secara berurutan dari

gelombang panjang ke gelombang

pendek (kuning ke ultraviolet).

Tabel pengamatan :

Analisis Data

Analisis data digunakan dalam

eksperimen efek fotolistrik adalah :

∆ V =he

V−∅e

c=−∅

e

m=he

D=

he

the best−he

ref

he

referensix100%

3. HASIL DAN DISKUSI

Tabel 3.1 pengamatan efek fotolistrik

menggunakan efek filter transmisi

Gambar 3.1 grafik hubungan filter

transmisi dengan potensial penghenti

Tabel 3.2 pengamatan efek fotolistrik pada orde satu

Gambar 3.2 grafik hubungan frekuensi

dengan potensial penghenti

Gambar 3.3 eror grafik hubungan frekuensi

dengan potensial penghenti

Tabel 3.3 pengamatan efek fotolistrik pada

orde dua

Gambar 3.4 grafik hubungan frekuensi

dengan potensial penghenti

Gambar 3.5 eror grafik hubungan frekuensi

dengan potensial penghenti

Efek fotolistrik merupakan gejala

terlepasnya elektron dari dasar permukaan

logam disebabkan adanya tumbukan

elektromagnetik. Dalam eksperimen efek

fotolistrik ini dilakukan dua kali

percobaan. Pada percobaan pertama

diletakkan filter transmisi diantara sumber

cahaya dan h/e apparatus. Filter transmisi

ini ditempelkan pada h/e apparatus. Filter

transmisi yang digunakan adalah 20%,

40%, 60%, 80%, dan 100%. Besar filter

transmisi ini akan berpengaruh terhadap

nilai potensial penghenti yang diperoleh.

Berdasarkan hasil eksperimen pertama

dapat diketahui bahwa semakin besar filter

transmisi yang digunakan maka akan

semakin besar potensial penghenti yang

didapatkan. Sehingga dapat disimpulkan

bahwa besarnya filter transmisi akan

berbanding lurus terhadap potensial

penghenti pada eksperimen.

Selanjutnya yaitu percobaan kedua,

pada percobaan ini tidak digunakan filter

transmisi, sehingga disini akan diketahui

pengaruh frekuensi tiap warna terhadap

besarnya potensial penghenti . namun

disini diperhatikan pada orde satu dan orde

dua. Selanjutnya data hasil eksperimen

diketahui bahwa frekuensi ini juga

berbanding lurus terhadap besarnya

potensial penghenti. Misalnya pada data

orde satu, saat frekuensi sebesar 5,187 .

1014 Hz didapatkan potensial penghenti

sebesar 0,73 volt, dan pada saat 756564

didapatkan 2614. Sedangkan untuk orde

kedua besar potensial penghenti yang

dihasilkan lebih kecil dibandingkan pada

orde satu. Hal ini disebabkan karena pada

orde dua warna yang terlihat lebih

memudar jika pada orde satu. Pada orde

satu warna akan terlihat dengan jelas.

Berdasarkan hasil potensial

penghenti, maka akan didapat nilai tetapan

planck pada eksperimen. Tetapan planck

berdasarkan referensi adalah 6,26 . 1034 ,

sedangkan tetapan planckyang dihasilkan

pada eksperimen adalah 1,602 . 1034 .

Terdapat selisih perbedaan yang cukup

kecil, hal ini mungkin dikarenakan

ketelitian alat yang sangat kurang serta

ketelitian pembacaan pada alat praktikum.

Dari data yang diperoleh, potensial

penghenti dan frekuensi dapat ditarik

sebuah grafik yang mana nantinya akan

membentuk garis linier jika titik-titik pada

grafik ditarik dalam satu garis. Hal ini

sesuai dengan teori bahwa semakin besar

frekuensi maka akan semakin besar

potensial penghenti.

4. KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan dari eksperimen efek

fotolistrik adalah :

1. Filter transmisi akan berpengaruh

terhadap besarnya potensial

penghenti. Semakin besar filter

transmisi yang digunakan maka

semakin besar pula potensial

penghenti yang dihasilkan.

2. Besarnya frekuensi berbanding lurus

terhadap besarnya potensial

penghenti , sama halnya dengan

hubungan filter transmisi dan

potensial penghenti di atas.

3. Besarnya tetapan planck pada

eksperimen adalah 1,602 . 1034 ,

sedangkan pada referensi 6,26 . 1034.

Disini dapat diketahui bahwa

terdapat selisih yang kecil diantara

keduanya.

4. Grafik hubungan antara potensial

penghenti dengan frekunensi akan

membentik garis lurus (linier) jika

dihubungkan semua titik-titiknya.

Saran untuk eksperimen efek

fotolistrik ini adalah praktikan sebelum

melakukan praktikum diharapka membaca

materi terlebih dahulu, agar pada saat

praktikum dapat berjalan dengan lancar

dengan pemahaman yang baik. Untuk

mendapatkan nilai yang akurat , percobaan

dapat dilakukan secara berulang.

DAFTAR PUSTAKA

Azman, N. 1983. Teori dan apenyelesaian

Fisika Modern . Surabaya: Sinar

Wijaya.

Beiser, A. 1999. Konsep Fisika Modern

edisi Keempat. Jakarta: Erlangga..

Krane, K. 1992. Fisika Modern. Jakarta :

Universitas Indonesia.

Malago, JD. 2005. Pengantar Fisika

Modern.. Makassar : Uninersitas

Negeri Makassar.

Muljino. 2003. Fisika Modern. Jakarta :

Penerbit Andi.

Tipler, P. 1991. Fisika untuk Sains dan

Teknik. Jakarta : Erlangga.