EKSPRIMEN EFEK FOTOLISTRIK (h/e)LAPORAN EKSPERIMEN FISIKA 1Diajukan Guna Melengkapi Tugaa Laporan Praktikum Eksperimen Fisika 1Nama

: Noer RimafatinNIM

:111810201014

Kelompok : B2

LABORATORIUM OPTOELEKTRONIKA DAN FISIKA MODERN

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS JEMBER

2013EFEK FOTOLISTRIKNoer Rimafatin

Jurusan Fisika, FMIPA, Universitas Jember noerrimafatin@gmail.com07 Desember 2013Abstrackexperiment photoelectric effect is the release of electrons incident on the metal surface. Experimental method used is to provide a transmission filter treatment of large variations in the color spectrum and color spectrum of order 1 and order 2 without color filters to determine the work function the potential influence of the transmission filter and Planck constant value (h/e). These experimental results indicate that the transmission of the filter is directly proportional to the potential stopper, Planck constant valua on the order 1 at 1.06 x 10-15 Js / C with a value of 74.26% discrepancy and work function of 7.52 x 10-18 J and on the order 2 of 1.42 x 10-15 Js / C with discrepancy values of 65.71% and work function of 1.08 x 10-17J.

Keywords: Filter transmission, color spectrum, potential stopper

1. PENDAHULUAN

Efek fotolistrik merupakan proses ketika radiasi elektromagnetik datang pada suatu permukaan logam tertentu,sehingga elektron terlepas dari permukaan logam. Sebuah foton dengan energi hf mengenai bahan dan diserap oleh elektron. Energi dari setiap foton bergantung pada frekuensi f dari radiasi dan h = 6,626 x 102 J.det disebut konstanta Planck. merupakan energi yang dibutuhkan untuk melepaskan diri dari permukaan yang disebut fungsi kerja. Jika energi yang tersedia cukup, elektron akan naik kepermukaan logam. Secara matematis persamaan efek fotolistrik Einstein dapat dituliskan sebagai berikut,

(1)

Energi dari elektron yang terlepas dapat diperoleh dengan menentukan berapa beda potensiall yang harus diberikan untuk menghentikan gerakannya maka . Untuk sebagian besar elektron energetik,

(2)

dimana disebut potensial penghenti. [1]

Teori Einstein memprediksi bahwa energi kinetik maksimum merupakan fungsi linear dari frekuensi , dimana enegi kinetik maksimum elektron yang terlepas berubah secara linear terhadap frekuensi cahaya yang digunakan. bergantung pada frekuensi dan untuk frekuensi cahaya yang lebih rendah dari frekuensi ambang tertentu tidak ada elektron yang dilepaskan. [2] Pada persamaan (1) menunjukkan bahwa semakin tinggi energi foton (atau, semakin tinggi frekuensinya), semakin besar energi kinetik elektron yang dikeluarkan (dipancarkan). Apabila dua berkas cahaya yang memiliki frekuensi yang sama (yang lebih besar dari frekuensi ambang ) tetapi memiliki intesitas yang berbeda. Dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi intensitas cahaya, semakin banyak jumlah elektron dikeluarkan dari logam target.[3]

Jika energi gelombang elektromagnetik sama dengan fungsi kerja maka,

(3)

Ketika beda potensial dari luar diberikan pada elektroda, arus fotoelektron akan terhenti. Ketika maka diperoleh persamaan,

(4)

Dimana V disebut Potensial penghenti.[4

Percobaan efek fotolistrik digunakan untuk menentukan nilai tetapan planck (h/e), menentukan nilai fungsi kerja (work function) suatu fotodioda, dan mengetahui besar potensial penghenti pada spektrum warna yang dihasilkan. Dengan hal tersebut dapat diketahui besar nilai antara teori dengan percobaan yang telah dilakukan.2. METODE

Pada percobaan efek fotolistrik akan dilakukan pengambilan data tentang pengaruh variasi filter dan variasi spektrum warna pada orde 1 dan orde 2. Alur kerja percobaan yang dilakukan adalah dengan cara merangkai satu set peralatan percobaan efek fotolistrik yang terdiri dari beberapa peralatan yaitu sebuah peralatan h/e appatus dan sumber cahaya merkuri. Ketika sumber cahaya merkuri dihubungkan dengan sumber tegangan lampu merkuri akan menyala. Kemudian dengan menggunakan gabungan lensa dan grating menjadikan cahaya lampu merkuri akan terpisah menjadi empat garis warna (kuning, ungu, biru, dan hijau). Voltmeter digital dipasang pada output h/e apparatus digunakan untuk mengetahui nilai potensial penghenti. Pada gambar 1 dibawah ini merupakan susunan alat yang digunakan dalam percobaan efek fotolistrik,

Gambar 1. Susunan peralatan efek fotolistrik

Pengambilan data dalam percobaan efek fotolistrik yaitu dengan menghidupkan h/e apparatus dan diatur posisinya sehingga salah satu spektrum cahaya sumber mengenai bagian tengah jendela fotodioda. Tombol push to zero pada panel h/e apparatus ditekan untuk membuang muatan akumulasi pada fotodioda lalu dilepas. Kemudian nilai tegangan pada voltmeter dicatat. Pada pengambilan data pertama yang dilakukan adalah meletakkan filter warna dan filter transmisi pada h/e apparatus. Kemudian mengvariasikan filter transmisi dengan harga 20%, 40%, 60%, 80%, dan 100% untuk spektrum warna pada orde 1. Pada pengambilan data kedua dilakukan pengukuran tanpa menggunakan filter transmisi dan filter warna pada orde 1 dan orde 2. Pengambilan data nilai potensial penghenti pada tiap-tiap spektrum warna yang dihasilkan hanya dilakukan 1 kali pengukuran. Nilai tetapan Planck dan fungsi kerja yang dihasilkan dari praktikum diperoleh dari grafik linear. Dari grafik tersebut diperoleh m (gradient) dan c (konstanta) dengan persamaan :

Dimana m = h/e merupakan nilai tetapan Planck dan c digunakan untuk memperoleh nilai fungsi kerja dari , sehingga . Pada analisis grafik hanya menghubungkan nilai potensial penghenti dengan frekuensi spektrum warna.3. Hasil

Hasil-hasil percobaan efek fotoistrik yang telah dilakukan adalah sebagai berikut :

a. Hasil pengukuran potensial penghenti pada orde 1 berdasarkan analisis grafik

Gambar 2. Grafik hubungan filter transmisi dengan potensial penghenti pada warna kuning

Gambar 3. Grafik hubungan filter transmisi dengan potensial penghenti pada warna biru

Gambar 4. Grafik hubungan filter transmisi dengan potensial penghenti pada warna hijau

Gambar 5. Grafik hubungan filter transmisi dengan potensial penghenti pada warna ungu

b. Hasil pengukuran secara analisis grafik dan tabel pada orde 1 dan orde 2

Tabel 1. Tabel hasil pengukuran nilai tetapan Planck, Fungsi Kerja dan DiskrepansiOrdeh/e(J.s/C)h/e (J.s/C) (J)D (%)

11,06E-154,14E-157,52E-1874,26

21,42E-154,14E-151,08E-1765,71

Gambar 6. Grafik Hubungan Frekuensi dengan Potensial Pengenti Pada Orde 1

Gambar 7. Grafik Hubungan Frekuensi dengan Potensial Pengenti Pada Orde 24. DISKUSI

Hasil pada grafik 2 menunjukkan bahwa semakin tinggi harga filter transmisi maka semakin tinggi pula harga potensial penghenti. Dari keempat spektrum warna, warna ungu menunjukakan bahwa perubahan harga potensial penghenti cukup besar terhadap harga filter transmisi. Menurut teori berdasarkan persamaan (1) menunjukkan bahwa semakin tinggi energi foton (atau, semakin tinggi frekuensinya), semakin besar energi kineik elektron yang dikeluarkan (dipancarkan). Oleh sebab itu, warna ungu mengalami perubahan yang cukup besar antara harga potensial penghenti terhadap filter transmisi. Hal tersebut disebabkan karena spektrum warna ungu mempunyai harga frekuensi lebih tinggi tapi panjang gelombangnya paling rendah dibanding dengan spektrum warna yang lain. Hal tersebut sesuai dengan rumusan bahwa frekuensi berbanding terbalik terhadap panjang gelombang. Dari hasil tersebut didapatkan juga bahwa potensial penghenti berbanding terbalik dengan panjang gelombang. Sedangkan frekuensi dan harga filter transmisi berbanding lurus dengan potensial penghenti.

Hasil pada tabel 1 menunjukkan bahwa nilainya tetapan planck pada orde 1 sebesar 1,06 x 10-15 Js/C dengan nilai diskrepansi sebesar 74,26 % dan fungsi kerjanya sebesar 7,52 x 10-18 J pada orde 2 sebesar 1,42 x 10-15 Js/C dengan nilai diskrepansi sebesar 65,71 % dan fungsi kerjanya sebesar 1,08 x 10-17 J. Seharusnya fungsi kerja yang dihasilkan pada orde 1 lebih besar daripada orde 2 karena semakin tinggi orde intensitas cahaya semakin kecil dan cahaya semakin memudar. Ketika energi cahaya yang mengenai logam semakin tinggi orde semakin kecil sehingga menghasilakn fungsi kerja kecil dan elektron yang terlepas sedikit. Tapi dalam percobaan ini dihasilkan fungsi kerja pada orde 1 lebih kecil daripada orde 2. Hal ini disebabkan oleh keterbatasan penglihatan pengamat, tingkat ketelitian pengamat dan kualitas alat yang digunakan dalam eksperimen. Pada gambar 6 dan gambar 7 menunjukkan bahwa antara frekuensi dan potensial energi berbanding lurus. Menurut teori energi kinetik maksimum merupakan fungsi linear dari frekuensi , dimana energi kinetik maksimum elektron yang terlepas berubah secara linear terhadap frekuensi cahaya yang digunakan. Sedangkan energi kinetik berbanding lurus dengan potensial penghenti.

5. KESIMPULAN DAN SARAN

Percobaan efek fotolistrik dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi harga filter transmisi maka semakin tinggi pula harga potensial penghenti. Nilai tetapan Planck dari percobaan lebih kecil dari pada nilai tetapan Planck teori. Fungsi kerja yangdihasilkan pada orde 1 lebih kecil daripada orde 2. Dalam percobaan ini memiliki diskrepansi yang besar. Dalam melakukan praktikum, sebaiknya diperhatikan dan benar-benar diteliti dalam pengambilan data agar memperoleh data yang akurat. Karena data yang diperoleh dapat mempengaruhi hasil dan diskrepansi yang diperoleh.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Bueche. F dan Eugene. H, 2006, Fisika Universitas Edisi Kesepuluh, Jakarta : Erlangga.

[2] Oxtoby. Gillis dan Nachtrieb, 2003, Prinsip-prinsip Kimia Modern Edisi Keempat Jilid 2, Jakarta : Erlangga.

[3] Chang. R, 2005, Kimia Dasar Edisi ketiga Jilid 1,Jakarta : Erlangga.

[4] Wiyanto, 2008, Elektromagnetika, Yogyakarta : Graha Ilmu.