SEJARAH EFEK FOTOLISTRIK(Makalah)

Disusun Oleh : I Putu Brama Arya Diputra 0913022009

ER

S IT A S L A M PUN

UN IV

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS LAMPUNG 2010

G

I. PENDAHULUAN

Efek fotolistrik adalah fenomena terlepasnya elektron logam akibat disinari cahaya. Ditinjau dari perspektif sejarah, penemuan efek fotolistrik merupakan salah satu tonggak sejarah kelahiran fisika kuantum. Untuk merumuskan teori yang cocok dengan eksperimen, kita dihadapkan pada situasi dimana paham klasik yang selama puluhan tahun diyakini sebagai paham yang benar, terpaksa harus dirombak. Paham yang dimaksud adalah konsep cahaya sebagai gelombang tidak dirombak, fenomena efek fotolistrik tidak dapat dijelaskan secara baik. Paham yang baru yang mampu menjelaskan secara teoritis fenomena efek fotolistrik adalah bahwa cahaya sebagai partikel namun demikian, munculnya paham baru ini menimbulkan polemik baru. Penyebabnya adalah bahwa paham cahaya sebagai gelombang telah dibuktikan kehandalannya dalam menjelaskan sejumlah besar fenomena yang berkaitan dengan fenomena difraksi, interferensi, dan polarisasi. Sementara itu, fenomena yang disebutkan tadi tidak dapat dijelaskan berdasarkan paham cahaya sebagai partikel. Untuk mengatasi itu, para ahli sepakat bahwa cahaya memiliki sifat ganda : sebagai gelombang dan sebagai partikel. Pada makalah ini akan dijelaskan materi mengenai sejarah perkembangan Efek Fotolistrik. Efek fotolistrik merupakan pengeluaran elektron dari suatu permukaan (biasanya logam) ketika dikenai, dan menyerap, radiasi elektromagnetik (seperti cahaya tampak dan radiasi ultraungu) yang berada di atas frekuensi ambang tergantung pada jenis permukaan. Istilah lama untuk efek fotolistrik adalah efek Hertz (yang saat ini tidak digunakan lagi). Efek fotolistrik banyak membantu penduaan gelombang-partikel, dimana sistem fisika (seperti foton dalam kasus ini) dapat menunjukkan kedua sifat dan kelakuan seperti-gelombang dan seperti-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. Hukum emisi fotolistrik: 1. Untuk logam dan radiasi tertentu, jumlah fotoelektro yang dikeluarkan berbanding lurus dengan intensitas cahaya yg digunakan. 2. Untuk logam tertentu, terdapat frekuensi minimum radiasi. di bawah frekuensi ini fotoelektron tidak bisa dipancarkan. 3. Di atas frekuensi tersebut, energi kinetik yang dipancarkan fotoelektron tidak bergantung pada intensitas cahaya, namun bergantung pada frekuensi cahaya.4. Perbedaan waktu dari radiasi dan pemancaran fotoelektron sangat kecil, kurang dari 10-9

detik.

II. THE PHOTOELECTRIC EFFECT

Hertz Finds Maxwell's Waves: and Something Else The most dramatic prediction of Maxwell's theory of electromagnetism, published in 1865, was the existence of electromagnetic waves moving at the speed of light, and the conclusion that light itself was just such a wave. This challenged experimentalists to generate and detect electromagnetic radiation using some form of electrical apparatus. The first clearly successful attempt was by Heinrich Hertz in 1886. He used a high voltage induction coil to cause a spark discharge between two pieces of brass, to quote him, "Imagine a cylindrical brass body, 3 cm in diameter and 26 cm long, interrupted midway along its length by a spark gap whose poles on either side are formed by spheres of 2 cm radius." The idea was that once a spark formed a conducting path between the two brass conductors, charge would rapidly oscillate back and forth, emitting electromagnetic radiation of a wavelength similar to the size of the conductors themselves. Penemuan Hertz Gelombang Maxwell Prediksi paling dramatis teori Maxwell elektromagnetisme, diterbitkan pada tahun 1865, adalah adanya gelombang elektromagnetik bergerak pada kecepatan cahaya, dan kesimpulan bahwa cahaya itu sendiri hanya seperti gelombang. Eksperimentalis ini ditantang untuk menghasilkan dan mendeteksi radiasi elektromagnetik menggunakan beberapa bentuk aparatus listrik. Usaha jelas pertama yang berhasil adalah dengan Heinrich Hertz pada tahun 1886. Dia menggunakan sebuah kumparan induksi tegangan tinggi menyebabkan percikan discharge antara dua lembar kuningan, mengutip dia, "Bayangkan tubuh silinder kuningan, 3 cm diameter 26 cm, ditengah sela sepanjang panjangnya oleh celah percikan yang kutub pada sisinya dibentuk oleh lingkup

radius 2 cm. " Idenya adalah bahwa sekali percikan membentuk jalur melakukan antara dua konduktor kuningan, biaya dengan cepat akan berosilasi bolak-balik, memancarkan radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang mirip dengan ukuran konduktor sendiri. To prove there really was radiation emitted, it had to be detected. Hertz used a piece of copper wire 1 mm thick bent into a circle of diameter 7.5 cms, with a small brass sphere on one end, and the other end of the wire was pointed, with the point near the sphere. He added a screw mechanism so that the point could be moved very close to the sphere in a controlled fashion. This "receiver" was designed so that current oscillating back and forth in the wire would have a natural period close to that of the "transmitter" described above. The presence of oscillating charge in the receiver would be signaled by a spark across the (tiny) gap between the point and the sphere (typically, this gap was hundredths of a millimeter). (It was suggested to Hertz that this spark gap could be replaced as a detector by a suitably prepared frog's leg, but that apparently didn't work.) Untuk membuktikan bahwa memang ada radiasi yang dipancarkan, itu harus terdeteksi. Hertz menggunakan sepotong kawat tembaga 1 mm tebal membungkuk ke lingkaran diameter 7,5 cm, dengan lingkup kuningan kecil di salah satu ujungnya, dan ujung kawat itu menunjuk, dengan titik dekat bola. Dia menambahkan mekanisme sekrup sehingga titik bisa bergerak sangat dekat dengan lingkungan secara terkendali. Ini "penerima" dirancang sehingga arus berosilasi bolakbalik di kawat akan memiliki periode alami dekat dengan dari "pemancar" yang dijelaskan di atas. Adanya muatan berosilasi di penerima akan ditandai dengan percikan di seluruh perbedaan (kecil) antara titik dan lingkungan (biasanya, kesenjangan ini seratus milimeter). (Disarankan untuk Hertz bahwa kesenjangan ini percikan bisa diganti sebagai detektor oleh kaki seekor katak yang sesuai disiapkan, tapi itu ternyata tidak berhasil.) The experiment was very successful - Hertz was able to detect the radiation up to fifty feet away, and in a series of ingenious experiments established that the radiation was reflected and refracted as expected, and that it was polarized. The main problem - the limiting factor in detection -- was being able to see the tiny spark in the receiver. In trying to improve the spark's visibility, he came upon something very mysterious. To quote from Hertz again (he called the transmitter spark A, the receiver B): "I occasionally enclosed the spark B in a dark case so as to

more easily make the observations; and in so doing I observed that the maximum spark-length became decidedly smaller in the case than it was before. On removing in succession the various parts of the case, it was seen that the only portion of it which exercised this prejudicial effect was that which screened the spark B from the spark A. The partition on that side exhibited this effect, not only when it was in the immediate neighbourhood of the spark B, but also when it was interposed at greater distances from B between A and B. A phenomenon so remarkable called for closer investigation." Penelitian ini sangat sukses - Hertz mampu mendeteksi radiasi hingga lima belas meter jauhnya, dan dalam serangkaian percobaan cerdik ditetapkan bahwa radiasi tercermin dan membias seperti yang diharapkan, dan bahwa itu terpolarisasi. Masalah utama - faktor pembatas dalam deteksi - sedang dapat melihat percikan kecil dalam receiver. Dalam upaya untuk meningkatkan percikan Deteksi, dia datang atas sesuatu yang sangat misterius. Untuk kutipan dari Hertz lagi (dia disebut pemancar percikan A, B penerima): "Aku kadang-kadang tertutup percikan B dalam kasus gelap sehingga lebih mudah membuat pengamatan, dan dengan demikian saya mengamati bahwa percikan panjang maksimum menjadi jelas lebih kecil dalam kasus ini daripada sebelumnya. Pada menghapus berturut-turut berbagai bagian kasus, terlihat bahwa hanya sebagian saja yang melakukan ini adalah efek merugikan yang ditayangkan percikan B dari percikan A. Partisi pada sisi yang dipamerkan efek ini, tidak hanya ketika berada di lingkungan langsung dari spark B, tetapi juga ketika sela pada jarak yang lebih besar dari B antara A dan B. fenomena A begitu luar biasa disebut untuk penyelidikan lebih dekat. " Hertz then embarked on a very thorough investigation. He found that the small receiver spark was more vigorous if it was exposed to ultraviolet light from the transmitter spark. It took a long time to figure this out - he first checked for some kind of electromagnetic effect, but found a sheet of glass effectively shielded the spark. He then found a slab of quartz did not shield the spark, whereupon he used a quartz prism to break up the light from the big spark into its components, and discovered that the wavelength which made the little spark more powerful was beyond the visible, in the ultraviolet. Hertz kemudian memulai investigasi yang sangat teliti. Ia menemukan bahwa penerima percikan kecil lebih kuat jika terkena sinar ultraviolet dari pemancar percikan. Butuh waktu lama untuk

mencari ini keluar - ia pertama kali diperiksa untuk beberapa jenis efek elektromagnetik, tetapi menemukan selembar kaca efektif terlindung percikan. Dia kemudian menemukan sepotong kuarsa tidak perisai percikan, dimana ia menggunakan prisma kuarsa untuk memecah cahaya dari besar percikan ke dalam komponen-komponennya, dan menemukan bahwa panjang gelombang yang membuat percikan sedikit lebih kuat berada di luar terlihat, di ultraviolet. Pada tahun 1887 Heinrich Rudolf Hertz menemukan fenomena efek Fotolistrik yang membingungkan para Fisikawan waktu itu.

Sebuah logam ketika diberi cahaya akan melepaskan elektron, yang akan menghasilkan arus listrik jika disambung ke rangkaian tertutup. Jika cahaya adalah gelombang seperti yang telah diprediksikan oleh Fisika klasik, maka seharusnya semakin tinggi intensitas cahaya yang diberikan maka semakin besar arus yang terdeteksi. Namun hasil eksperimen menunjukkan bahwa walaupun intensitas cahaya yang diberikan maksimum, elektron tidak muncul juga dari plat logam.

Tetapi ketika diberikan cahaya dengan panjang gelombang yang lebih pendek (frekuensi lebih tinggi, ke arah warna ungu dari spektrum cahaya) dari sebelumnya, tiba-tiba elektron lepas dari plat logam sehingga terdeteksi arus listrik, padahal intensitas yang diberikan lebih kecil dari intensitas sebelumnya. Berarti, energi yang dibutuhkan oleh plat logam untuk melepaskan elektronnya tergantung pada panjang gelombang. Fenomena ini tidak dapat dijelaskan oleh para Fisikawan pada waktu itu. Kalau cahaya itu memang benar-benar gelombang, yang memiliki sifat kontinyu, bukankah seharusnya energi yang bisa diserap darinya bisa bernilai berapa saja ? Tapi ternyata hanya jumlah energi tertentu saja yang bisa diserap untuk melepaskan elektron bebas.

Hallwachs' Simpler Approach The next year, 1888, another German physicist, Wilhelm Hallwachs, in Dresden, wrote: "In a recent publication Hertz has described investigations on the dependence of the maximum length of an induction spark on the radiation received by it from another induction spark. He proved that the phenomenon observed is an action of the ultraviolet light. No further light on the nature of the phenomenon could be obtained, because of the complicated conditions of the research in which it appeared. I have endeavored to obtain related phenomena which would occur under simpler conditions, in order to make the explanation of the phenomena easier. Success was obtained by investigating the action of the electric light on electrically charged bodies." Pendekatan Hallwachs 'Simpler Tahun berikutnya, 1888, fisikawan Jerman, Wilhelm Hallwachs, di Dresden, menulis: "Dalam sebuah publikasi baru-baru ini Hertz telah dijelaskan investigasi terhadap ketergantungan panjang maksimum dari sebuah induksi percikan pada radiasi yang diterima dari induksi lain percikan. Dia membuktikan bahwa fenomena yang diamati adalah suatu tindakan dari sinar ultraviolet No cahaya lebih lanjut tentang itu. sifat fenomena bisa diperoleh, karena kondisi rumit penelitian di mana ia muncul. Saya telah berupaya untuk memperoleh fenomena terkait yang akan terjadi dalam kondisi sederhana, untuk membuat penjelasan dari fenomena lebih mudah Sukses itu. diperoleh dengan menyelidiki tindakan dari lampu listrik pada tubuh bermuatan listrik. " He then describes his very simple experiment: a clean circular plate of zinc was mounted on an insulating stand and attached by a wire to a gold leaf electroscope, which was then charged negatively. The electroscope lost its charge very slowly. However, if the zinc plate was exposed to ultraviolet light from an arc lamp, or from burning magnesium, charge leaked away quickly. If the plate was positively charged, there was no fast charge leakage. (We showed this as a lecture demo, using a UV lamp as source.)

Dia kemudian menjelaskan eksperimennya yang sangat sederhana: plat melingkar seng dipasang berdiri dengan isolasi serta dilengkapi dengan kawat ke electroscope daun emas, yang kemudian dibebankan negatif. electroscope yang hilang muatannya dengan sangat lambat. Namun, jika pelat seng terkena sinar ultraviolet dari lampu busur, atau dari magnesium terbakar, muatannya keluar dengan cepat. Jika piring itu bermuatan positif, tidak ada muatan yang keluar. (Kami menunjukkan ini sebagai demo kuliah, menggunakan lampu UV sebagai sumber.) Could it be that the ultraviolet light somehow spoiled the insulating properties of the stand the zinc plate was on? Could it be that electric or magnetic effects from the large current in the arc lamp somehow caused the charge leakage? Mungkinkah cahaya ultraviolet entah bagaimana merusak sifat isolasi dari dudukan plat seng? Mungkinkah efek listrik atau magnetik dari arus besar di lampu busur entah bagaimana menyebabkan keluarnya muatan? Although Hallwach's experiment certainly clarified the situation, he did not offer any theory of what was going on. Meskipun percobaan Hallwach sudah dapat dipastikan kebenarannya, ia tidak mengerti teori apa yang sedang terjadi.

J.J. Thomson Identifies the Particles In fact, the situation remained unclear until 1899, when Thomson established that the ultraviolet light caused electrons to be emitted, the same particles found in cathode rays. His method was to enclose the metallic surface to be exposed to radiation in a vacuum tube, in other words to make it the cathode in a cathode ray tube. The new feature was that electrons were to be ejected from the cathode by the radiation, rather than by the strong electric field used previously. J.J. Thomson Mengidentifikasi Partikel

Pada kenyataannya, situasi masih belum jelas sampai 1899, ketika Thomson menetapkan bahwa sinar ultraviolet menyebabkan elektron menjadi dipancarkan, partikel-partikel yang sama ditemukan dalam sinar katoda. Metode-Nya adalah untuk menyertakan permukaan logam yang akan terkena radiasi dalam tabung vakum, dengan kata lain untuk membuat katoda dalam sebuah tabung sinar katoda. Fitur baru adalah bahwa elektron itu harus dikeluarkan dari katoda oleh radiasi, bukan oleh medan listrik yang kuat yang digunakan sebelumnya. By this time, there was a plausible picture of what was going on. Atoms in the cathode contained electrons, which were shaken and caused to vibrate by the oscillating electric field of the incident radiation. Eventually some of them would be shaken loose, and would be ejected from the cathode. It is worthwhile considering carefully how the number and speed of electrons emitted would be expected to vary with the intensity and color of the incident radiation. Increasing the intensity of radiation would shake the electrons more violently, so one would expect more to be emitted, and they would shoot out at greater speed, on average. Increasing the frequency of the radiation would shake the electrons faster, so might cause the electrons to come out faster. For very dim light, it would take some time for an electron to work up to a sufficient amplitude of vibration to shake loose. Pada saat ini, ada gambar yang masuk akal tentang apa yang terjadi. Atom dalam katoda berisi elektron, yang terguncang dan bergetar disebabkan oleh medan listrik dari radiasi . Akhirnya beberapa dari mereka akan bergetar dan akan dikeluarkan dari katoda. Hal ini bermanfaat mempertimbangkan dengan hati-hati bagaimana jumlah dan kecepatan elektron yang dipancarkan akan diharapkan bervariasi dengan intensitas dan warna radiasi. Peningkatan intensitas radiasi akan mengguncang elektron lebih keras, sehingga orang akan berharap lebih untuk menjadi dipancarkan, dan mereka akan menembak keluar dengan kecepatan yang lebih besar, rata-rata. Meningkatkan frekuensi radiasi akan mengguncang elektron lebih cepat, sehingga dapat menyebabkan elektron untuk keluar lebih cepat. Untuk lampu sangat redup, itu akan memerlukan waktu untuk elektron bekerja sampai amplitudo getaran yang cukup mengeluarkannya. Lenard Finds Some Surprises

In 1902, Lenard studied how the energy of the emitted photoelectrons varied with the intensity of the light. He used a carbon arc light, and could increase the intensity a thousand-fold. The ejected electrons hit another metal plate, the collector, which was connected to the cathode by a wire with a sensitive ammeter, to measure the current produced by the illumination. To measure the energy of the ejected electrons, Lenard charged the collector plate negatively, to repel the electrons coming towards it. Thus, only electrons ejected with enough kinetic energy to get up this potential hill would contribute to the current. Lenard discovered that there was a well defined minimum voltage that stopped any electrons getting through, we'll call it Vstop. To his surprise, he found that Vstop did not depend at all on the intensity of the light! Doubling the light intensity doubled the number of electrons emitted, but did not affect the energies of the emitted electrons. The more powerful oscillating field ejected more electrons, but the maximum individual energy of the ejected electrons was the same as for the weaker field. Penemuan Mengejutkan oleh Lenard Pada tahun 1902, Lenard mempelajari bagaimana energi foto elektron yang dipancarkan bervariasi dengan intensitas cahaya. Dia menggunakan lampu karbon busur, dan dapat meningkatkan intensitas seribu kali lipat. Elektron dikeluarkan dari pelat logam, kolektor, yang terhubung ke katoda melalui kawat dengan ammeter sensitif, untuk mengukur arus yang dihasilkan oleh iluminasi. Untuk mengukur energi elektron dikeluarkan, Lenard dibebankan pelat kolektor negatif, untuk mencegah elektron datang ke arah itu. Jadi, elektron hanya dikeluarkan dengan energi kinetik yang cukup untuk bergerak ini adalah bukti potensial akan berkontribusi pada saat ini. Lenard menemukan bahwa ada tegangan minimum didefinisikan dengan baik yang berhenti setiap elektron mendapatkan melalui, kita akan menyebutnya Vstop. Yang mengejutkan, ia menemukan bahwa Vstop tidak tergantung sama sekali pada intensitas cahaya! Menggandakan intensitas cahaya dua kali lipat jumlah elektron yang dipancarkan, tetapi tidak mempengaruhi energi dari elektron yang dipancarkan. Bidang berosilasi lebih kuat terlontar elektron lebih, tapi energi individu maksimum elektron dikeluarkan adalah sama seperti untuk bidang lemah. But Lenard did something else. With his very powerful arc lamp, there was sufficient intensity to separate out the colors and check the photoelectric effect using light of different colors. He found that the maximum energy of the ejected electrons did depend on the color --- the shorter

wavelength, higher frequency light caused electrons to be ejected with more energy. This was, however, a fairly qualitative conclusion --- the energy measurements were not very reproducible, because they were extremely sensitive to the condition of the surface, in particular its state of partial oxidation. In the best vacua available at that time, significant oxidation of a fresh surface took place in tens of minutes. (The details of the surface are crucial because the fastest electrons emitted are those from right at the surface, and their binding to the solid depends strongly on the nature of the surface --- is it pure metal or a mixture of metal and oxygen atoms?) Tapi Lenard melakukan sesuatu yang lain. menggunakan lampu busur yang sangat kuat, ada intensitas yang cukup untuk memisahkan warna dan memeriksa efek fotolistrik menggunakan lampu warna yang berbeda. Dia menemukan bahwa energi maksimum dari elektron dikeluarkan tidak bergantung pada warna namun panjang gelombang pendek, cahaya dengan frekuensi yang lebih tinggi menyebabkan elektron akan dikeluarkan dengan lebih banyak energi. Hal ini, bagaimanapun, sebuah kesimpulan yang cukup kualitatif --- pengukuran energi tidak terlalu direproduksi, karena mereka sangat sensitif terhadap kondisi permukaan, di negara khususnya oksidasi parsial. Dalam vacua terbaik tersedia waktu itu, oksidasi signifikan dari permukaan segar terjadi di puluhan menit. (Rincian permukaan sangat penting karena elektron yang dipancarkan tercepat adalah mereka dengan mudah ke permukaan, dari ikatan mereka pada benda padat sangat bergantung pada sifat permukaan --- itu logam murni atau campuran logam dan atom oksigen ?)

Question: In the above figure, the battery represents the potential Lenard used to charge the collector plate negatively, which would actually be a variable voltage source. Since the electrons ejected by the blue light are getting to the collector plate, evidently the potential supplied by the battery is less than Vstop for blue light. Show with an arrow on the wire the direction of the electric current in the wire. Pertanyaan: Pada gambar di atas, baterai merupakan potensi Lenard digunakan untuk mengisi pelat kolektor negatif, yang sebenarnya akan menjadi sumber tegangan variabel. Karena elektron dikeluarkan oleh sinar biru yang sampai ke plat kolektor, jelas potensi yang disediakan oleh baterai kurang dari Vstop untuk cahaya biru. Tampilkan dengan panah pada kawat arah arus listrik dalam kawat.

Einstein Suggests an Explanation In 1905 Einstein gave a very simple interpretation of Lenard's results. He just assumed that the incoming radiation should be thought of as quanta of frequency hf, with f the frequency. In photoemission, one such quantum is absorbed by one electron. If the electron is some distance into the material of the cathode, some energy will be lost as it moves towards the surface. There will always be some electrostatic cost as the electron leaves the surface, this is usually called the work function, W. The most energetic electrons emitted will be those very close to the surface, and they will leave the cathode with kinetic energy E = hf - W. Penjelasan dan keterangan Einstein Pada tahun 1905 Einstein memberikan penafsiran yang sangat sederhana dari hasil Lenard's. Dia hanya menduga bahwa radiasi yang masuk harus dianggap sebagai kuanta dari frekuensi hf, dengan f frekuensi. Dalam photoemission, satu kuantum tersebut diserap oleh satu elektron. Jika elektron adalah beberapa jarak menjadi bahan katoda, beberapa energi akan hilang ketika bergerak ke arah permukaan. Akan selalu ada beberapa biaya elektrostatik dengan elektron permukaan daun, ini biasanya disebut fungsi kerja, W. elektron yang paling energik yang

dipancarkan akan menjadi sangat dekat dengan permukaan, dan mereka akan meninggalkan katoda dengan energi kinetik E = hf - W. On cranking up the negative voltage on the collector plate until the current just stops, that is, to Vstop, the highest kinetic energy electrons must have had energy eVstop on leaving the cathode. Thus, Pada tegangan negatif pada plat kolektor sampai arus berhenti, untuk itu Vstop, elektron energi kinetik tertinggi harus memiliki eVstop energi ketika meninggalkan katoda. Dengan demikian, eVstop = hf W Thus Einstein's theory makes a very definite quantitative prediction: if the frequency of the incident light is varied, and Vstop plotted as a function of frequency, the slope of the line should be h/e. Dengan demikian teori Einstein membuat prediksi kuantitatif yang sangat jelas: jika frekuensi cahaya insiden yang bervariasi, dan Vstop diplot sebagai fungsi frekuensi, kemiringan garis harus h / e. It is also clear that there is a minimum light frequency for a given metal, that for which the quantum of energy is equal to the work function. Light below that frequency , no matter how bright, will not cause photoemission. Hal ini juga jelas bahwa ada frekuensi cahaya minimum untuk suatu logam tertentu, bahwa untuk yang kuantum energi sama dengan fungsi kerja. Cahaya di bawah ini frekuensi itu, tidak peduli seberapa terang, tidak akan menyebabkan photoemission. Dari Pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa energi yang dibutuhkan oleh plat logam untuk melepaskan elektronnya tergantung pada panjang gelombang, dan diungkap oleh Einsten bahwa hal ini dikarenakan ketika frekuensi cahaya yang diberikan lebih tinggi, maka walaupun terdapat hanya 1 foton saja (intensitas rendah) dengan energi yang cukup, foton tersebut mampu untuk

melepaskan 1 elektron dari ikatannya. Intensitas cahaya dinaikkan berarti akan semakin banyak jumlah foton yang dilepaskan, akibatnya semakin banyak elektron yang akan lepas. Einstein menjawab teka-teki mengenai fotolistrik. Einstein termashur dengan teori relativitasnya. Hampir semua orang kenal formula E = mc2, namun sedikit saja yang mengetahui apa itu efek fotolistrik yang mengantarkan Einstein sebagai ilmuwan penerima hadiah Nobel. Pada tahun 1921 panitia hadiah Nobel menuliskan bahwa Einstein dianugrahi penghargaan tertinggi di bidang sains tersebut atas jasanya di bidang fisika teori terutama untuk penemuan hukum efek fotolistrik. Sangat mengherankan mengapa ia tidak menerima Nobel dari teori relativitas yang berdampak filosofis tinggi tersebut. Mungkinkah hanya panitia hadiah Nobel yang tahu, atau ada alasan pragmatis di balik itu?

Efek fotolistrik merupakan proses perubahan sifat-sifat konduksi listrik di dalam material karena pengaruh cahaya atau gelombang elektromagnetik lain. Efek ini mengakibatkan terciptanya pasangan elektron dan hole di dalam semikonduktor, atau pancaran elektron bebas dan ion yang tertinggal di dalam metal. Fenomena pertama dikenal sebagai efek fotolistrik internal, sedangkan fenomena kedua disebut efek fotolistrik eksternal. Einstein menyelesaikan paper yang menjelaskan efek ini pada tanggal 17 Maret 1905 dan mengirimkannya ke jurnal Annalen der Physik, persis 3 hari setelah ulang tahunnya yang ke 26. Di dalam paper tersebut Einstein untuk pertama kalinya memperkenalkan istilah kuantum (paket) cahaya. Pada pendahuluan paper ia berargumentasi bahwa proses-proses seperti radiasi benda hitam, fotoluminesens, dan produksi sinar katode, hanya dapat dijelaskan jika energi cahaya tersebut tidak terdistribusi secara kontinyu.

Ide Einstein memicu Louis de Broglie menelurkan konsep gelombang materi. Konsep ini menyatakan benda yang bergerak dapat dianggap sebagai suatu gelombang dengan panjang gelombang berbanding terbalik terhadap momentumnya. Sederhananya, ide de Broglie ini merupakan kebalikan dari ide Einstein. Kedua ide ini selanjutnya membantu melahirkan mekanika kuantum melalui persamaan Schroedinger yang menandai berakhirnya masa fisika klasik. Millikan's Attempts to Disprove Einstein's Theory If we accept Einstein's theory, then, this is a completely different way to measure Planck's constant. The American experimental physicist Robert Millikan, who did not accept Einstein's theory, which he saw as an attack on the wave theory of light, worked for ten years, until 1916, on the photoelectric effect. He even devised techniques for scraping clean the metal surfaces inside the vacuum tube. For all his efforts he found disappointing results: he confirmed Einstein's theory, measuring Planck's constant to within 0.5% by this method. One consolation was that he did get a Nobel prize for this series of experiments. Upaya Millikan untuk menyangkal Teori Einstein Jika kita menerima teori Einstein, maka, ini adalah cara yang sama sekali berbeda untuk mengukur konstanta Planck. Ahli fisikawan Amerika Robert Millikan, yang tidak menerima teori Einstein, yang dilihatnya sebagai serangan terhadap teori gelombang cahaya, bekerja selama sepuluh tahun, sampai 1916, pada efek fotolistrik. Dia bahkan dirancang teknik untuk Scraping membersihkan logam permukaan dalam tabung vakum. Untuk semua usahanya dia menemukan hasil mengecewakan: ia mengkonfirmasikan teori Einstein, pengukuran terus-menerus untuk

konstanta Planck dalam 0,5% dengan metode ini. Namun salah satu hiburan untuknya adalah dia mendapatkan hadiah Nobel untuk serangkaian percobaan Pada kenyataanya, inilah ikhwal lahirnya fisika modern yang menampik asumsi teori-teori mapan saat itu. Salah satunya adalah teori Maxwell yang berhasil memadukan fenomena kelistrikan dan kemagnetan dalam satu formula serta menyimpulkan bahwa cahaya merupakan salah satu wujud gelombang elektromagnetik. Jelas dibutuhkan waktu cukup lama untuk meyakinkan komunitas fisika jika cahaya memiliki sifat granular. Nyatanya dibutuhkan hampir 11 tahun hingga seorang Robert Millikan berhasil membuktikan hipotesis Einstein. Tidak tanggung-tanggung juga, Millikan menghabiskan waktu 10 tahun untuk pembuktian tersebut. Pada saat itu Einstein mempublikasikan paper lain berjudul Teori Kuantum Cahaya. Di dalam paper ini ia menjelaskan proses emisi dan absorpsi paket cahaya dalam molekul, serta menghitung peluang emisi spontan dan emisi yang diinduksi yang selanjutnya dikenal sebagai koefisien Einstein A dan B. Kedua koefisien ini bermanfaat dalam menjelaskan secara teoretis penemuan laser di kemudian hari. Tujuh tahun kemudian Arthur Compton berhasil membuat eksperimen yang membuktikan sifat kuantum cahaya tersebut dengan bantuan teori relativitas khusus. . Aplikasi Efek Fotolistrik Apakah Anda pernah bertanya-tanya bagaimana sebuah kamera otomatis dapat mengambil gambar yang besar tanpa mengatur? Kamera memiliki built-in light meter. Ketika cahaya datang ke light meter, menyerang sebuah benda logam yang melepaskan elektron dan menciptakan arus. Ini secara otomatis membuka dan menutup lensa untuk menyesuaikan kondisi pencahayaan tinggi dan rendah. detektor asap dan beberapa alarm pencuri juga beroperasi menggunakan prinsip dasar efek fotolistrik. Sangat mengherankan jika kita mendengar bahwa aplikasi pertama efek fotolistrik berada dalam dunia hiburan. Dengan bantuan peralatan elektronika saat itu suara dubbing film direkam dalam bentuk sinyal optik di sepanjang pinggiran keping film. Pada saat film diputar, sinyal ini dibaca

kembali melalui proses efek fotolistrik dan sinyal listriknya diperkuat dengan menggunakan amplifier tabung sehingga menghasilkan film bersuara. Aplikasi paling populer di kalangan akademis adalah tabung foto-pengganda (photomultiplier tube). Dengan menggunakan tabung ini hampir semua spektrum radiasi elektromagnetik dapat diamati. Tabung ini memiliki efisiensi yang sangat tinggi, bahkan ia sanggup mendeteksi foton tunggal sekalipun. Dengan menggunakan tabung ini, kelompok peneliti Superkamiokande di Jepang berhasil menyelidiki massa neutrino yang akhirnya dianugrahi hadiah Nobel pada tahun 2002. Di samping itu efek fotolistrik eksternal juga dapat dimanfaatkan untuk tujuan spektroskopi melalui peralatan yang bernama photoelectron spectroscopy atau PES. Efek fotolistrik internal memiliki aplikasi yang lebih menyentuh masyarakat. Ambil contoh fotodiode atau foto-transistor yang bermanfaat sebagai sensor cahaya berkecepatan tinggi. Bahkan, dalam komunikasi serat optik transmisi sebesar 40 Gigabit perdetik yang setara dengan pulsa cahaya sepanjang 10 pikodetik (10-11 detik) masih dapat dibaca oleh sebuah foto-diode. Sel surya yang sangat kita kenal manfaatnya dapat mengubah energi matahari menjadi energi listrik melalui efek fotolistrik internal. Sebuah semikonduktor yang disinari dengan cahaya tampak akan memisahkan elektron dan hole. Kelebihan elektron di satu sisi yang disertai dengan kelebihan hole di sisi lain akan menimbulkan beda potensial yang jika dialirkan menuju beban akan menghasilkan arus listrik. Akhir-akhir ini kita dibanjiri oleh produk-produk elektronik yang dilengkapi dengan kamera CCD (charge coupled device). Sebut saja kamera pada ponsel, kamera digital dengan resolusi hingga 12 Megapiksel, atau pemindai kode-batang (barcode) yang dipakai diseluruh supermarket, kesemuanya memanfaatkan efek fotolistrik internal dalam mengubah citra yang dikehendaki menjadi data-data elektronik yang selanjutnya dapat diproses oleh komputer. Jadi, tanpa kita sadari kita telah memanfaatkan efek fotolistrik baik internal mau pun eksternal dalam kehidupan sehari-hari.

III.KESIMPULAN

1. Efek fotolistrik adalah fenomena terlepasnya elektron logam akibat disinari cahaya. 2. Ditinjau dari perspektif sejarah, penemuan efek fotolistrik merupakan salah satu tonggak sejarah kelahiran fisika kuantum. 3. Tokoh-tokoh yang berperan penting pada kelahiran efek fotolistrik adalah, Hertz, Lenard,Eintein,Max Planck ,Wilhelm Hallwachs serta JJ Thomson. 4. Dalam perkembangannya efek fotolistrik diaplikasikan pada kamera digital dan berbagai alat-alat elektronik lainnya yang menggunakan sensor cahaya.

DAFTAR PUSTAKA

Abdurrahman.2009.Efek fotolistrik.http://blog.unila.ac.id/abdurrahmanabe. Diakses pada 08.00 WIB tanggal 3 November 2010 Anonim. 2007.Sejarah efek fotolistrik.http://kambing.ui.ac.id. Diakses pada 08.00 WIB tanggal 22 Oktober 2010 Anonim. 2009.Photoelectric_effect. http://galileo.phys.virginia.edu. Diakses pada 08.14 WIB tanggal 3 November 2010 Anonim.2000.Efek fotolistrik.http://id.wikipedia.org/wiki/Efek_fotolistrik.Diakses pada 08.15 WIB tanggal 22 Oktober 2010 Anonim.2009.Efekfotolistrik.http://simawa.unnes.ac.id.Diakses pada 08.19 WIB tanggal 22 Oktober 2010 Anonim.2010.Sifat Partikel Cahaya. http://aktifisika.wordpress.com. Diakses pada 08.23 WIB tanggal 22 Oktober 2010