EFEK FOTOLISTRIK

Kharis Septina LiftyawanJurusan Fisika FMIPA Universitas Jemberkharisliftyawan@gmail.com

9 Desember 2013

ABSTRACT

Efek fotolistrik merupakan gejala terlepasnya elektron dari suatu permukaan logam. Syarat terpancarnya elektron adalah jika frekuensi cahaya lebih besar dari nilai frekuensi ambang suatu permukaan logam. Kemudian dapat ditentukan energi kinetik elektron melalui nilai potensial penghenti. Pada kegiatan praktikum ini dilakukan dua bentuk percobaan yaitu pengukuran potensial penghenti dengan variasi kisi transmisi pada orde satu dan percobaan kedua yaitu pengukuran potensial penghenti setiap spektrum pada orde satu tanpa ada variasi apapun. Hasil dari praktikum ini adalah diketahui bahwa kisi transmisi berpengaruh pada potensial penghenti, juga diketahui tetapan Planck h serta hubungan potensial penghenti dengan frekuensi.

Kata kunci : Efek Fotolistrik, Frekuensi Ambang, Potensial Penghenti, Relative Transmission, Orde

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangPerilaku elektron dapat diamati dari gejala efek fotolistrik. Efek fotolistrik merupakan gejala terlepasnya elektron dari permukaan suatu logam yang diakibatkan oleh adanya tumbukan elektromagnetik. Gejala ini dapat diamati dengan munculnya arus foto-elektron. Kuat arus foto elektron tersebut dapat diukur sebagai nilai beda potensial antara anoda dan katoda.Pengetahuan tentang efek fotolistrik penting untuk diketahui karena dengan melakukan eksperimen ini dapat ditentukan beda potensial penghenti dari suatu bahan dengan variasi warna dan relative transmisssion pada khususnya untuk eksperimen ini. Serta dapat diketahui fungsi kerja suatu fotodioda dan juga menentukan nilai tetapan Planck (h). Beda potensial penghenti yang dimaksud adalah suatu keadaan setimbang antara energi kinetik elektron dan energi potensial kedua elektroda. Sedangkan fungsi kerja adalah energi minimal yang dibutuhkan oleh logam untuk melepas elektron.Pada praktikum efek fotolistrik ini akan dilakukan pengamatan pada spektrum cahaya yang dihasilkan oleh sumber cahaya merkuri dengan perlakuan beberapa variasi nilai kisi transmisi sehingga didapatkan nilai tegangan penghenti yang akan nampak pada perhitungan. Selanjutnya dilakukan pengamatan tegangan penghenti untuk orde satu dan orde dua dari empat warna cahaya tanpa adanya kisi transmisi.Efek fotolistrik merupakan gejala yang bersangkutan dengan pengaruh cahaya pada permukaan logam terhadap sifat kelistrikan. Pada kehidupan sehari-hari penerapan efek fotolistrik digunakan pada instrumen elektronika contohnya pada televisi.

1.2 Rumusan MasalahRumusan masalah pada praktikum efek fotolistrik adalah:1. Bagaimana pengaruh filter transmisi dan warna terhadap nilai potensial penghenti?2. Berapa nilai fungsi kerja suatu foto dioda berdasarkan hasil praktikum?3. Bagaimana relasi antara tegangan penghenti dan frekuensi berdasarkan hasil praktikum?

1.3 TujuanTujuan dari praktikum efek fotolistrik adalah:1. Mengetahui pengaruh filter transmisi dan warna terhadap nilai potensial penghenti2. Mengetahui nilai fungsi kerja suatu foto dioda berdasarkan hasil praktikum3. Mengetahui relasi antara tegangan penghenti dan frekuensi berdasarkan hasil praktikum1.4 ManfaatEksperimen efek fotolistrik merupakan salah satu eksperimen dalam pengungkapan sifat dualisme partikel gelombang dari cahaya. Pada kehidupan sehari-hari efek fotolistrik ini sedang dikembangkan untuk prinsip kerja dari pembangkit listrik tenaga surya.

BAB 2. METODE EKSPERIMEN

2.1 Alat dan BahanAlat dan bahan yang digunakan dalam eksperimen ini adalah:1. Mercury Light SourceSumber foton / elektromagnetik dengan beberapa panjang gelombang.2. h/e ApparatusPemuncul fotoelektron dipermukaan fotodioda ketika sel ini disinari.3. h/e Accessory KitKomponen pelengkap dalam eksperimenefek fotolistrik.4. Lensa / Grating Blazed 500 nmPenangkap cahaya yang dipancarkan dari sumber cahaya merkuri5. Light block Pem-blok / Penghalang Cahaya.6. Diffraction setsAlat Penyebar Cahaya yang Masuk.7. Relative transmissionFilter Transmisi8. Voltmeter digitalPengukur Tegangan.9. Yellow FilterPenerusan Spektrum Warna Kuning.10.Green Filter Penerusan Spektrum Warna Hijau

BAB 3. HASIL

A. Tabel Nilai Potensial Penghenti Spektrum dengan Variasi Intensitas.SpektrumFilter Transmisi (%)

Kuning2020

4021

6023

8024

10025

Hijau2010

4014

6017

8020

10021

Biru2038

4049

6058

8063

10067

Ungu2043

4052

6058

8062

10065

B. Grafik Hubungan Potensial Penghenti dengan Intensitas.

Gambar 4.1. Grafik Spektrum Kuning

Gambar 4.2. Grafik Spektrum Biru

Gambar 4.3. Grafik Spektrum Hijau

Gambar 4.4. Grafik Spektrum Ungu

C. Tabel Perhitungan Energi Spektrum Warna pada Orde Satu dan Orde Dua.OrdeSpektrumm (Js)c

D (%)

1Kuning5.186722724.1544.03372E-3497.7462.61178E-5239.12

Hijau5.4899632

Biru6.8785881

Ungu7.4085872

2Kuning5.18672248.6681.44756E-3421.3465.70365E-5378.15

Hijau5.4899622

Biru6.8785852

Ungu7.4085833

D. Grafik Hubungan Potensial Penghenti dengan Frekuensi Sumber.

Gambar 4.5. Grafik Orde Satu

Gambar 4.6. Grafik Orde Dua

BAB 4. DISKUSI

Efek fotolistrik merupakan suatu gejala terlepasnya elektron dari katoda ke anoda akibat dari penyinaran oleh gelombang. Pada saat pelepasan elektron tersebut dibutuhkan energi. Energi minimum yang dibutuhkan oleh elektron untuk melepaskan diri dari katoda disebut sebagai fungsi kerja. Dengan melakukan percobaan ini akan diketahui nilai fungsi ketetapan Planck yang diperloleh dari variasi frekuensi dan panjang gelombang. Frekuensi dan panjang gelombang didapatkan dari sumber cahaya merkuri yang terdispersi atau terurai menjadi lima spektrum warna oleh bantuan dari kisi difraksi.Percobaan efek fotolistrik yang pertama adalah pengukuran nilai potensial penghenti beberapa spektrum warna pada orde satu dengan tambahan relative transmission atau yang lebih familiar dikenal dengan sebutan kisi intensitas. Kisi ini merupakan kisi yang akan meloloskan berapa persentase intensitas dari sumber cahaya yang kemudian diteruskan ke h/e apparatus untuk selanjutnya diketahui berapa nilai potensial penghenti dari spektrum teersebut. Dari empat percobaan pengukuran potensial penghenti dengan empat spektrum yang nilai intensitasnya di variasi. Hasil yang diperoleh yaitu nilai potensial penghenti dipengaruhi oleh intensitas sumber cahaya. Hal tersebut tempampang pada tabel A yang terdapat pada bagian hasil serta didukung oleh poin B grafik hubungan antara potensial penghenti dan intensitas sumber cahaya. Semakin besar nilai relative transmission (dalam persen) maka nilai potensial penghenti untuk masing-masing spektrum warna semakin mengecil. Misalnya pada warna biru yang mulanya bernilai 0,67 V pada intensitas 100% menjadi bernilai 0,38 V pada nilai intensitas 20%. Penurunan nilai potensial penghenti tersebut juga berlaku untuk setiap spektrum warna lain yang diamati. Sehingga dapat diketahui bahwa nilai kisi intensitas berbanding lurus dengan nilai potensial penghenti.Percobaan kedua yaitu mengukur nilai potensial penghenti untuk setiap spektrum warna pada orde satu dan orde dua tanpa menggunakan kisi intensitas. Jadi intensitas sumber cahaya yang masuk pada h/e apparatus adalah intensitas 100% dari sumber cahaya merkuri tanpa adanya halangan. Pengukuran potensial penghenti orde satu pada umumnya mudah dilakukan karena spektrum warna masih terlihat jelas dengan intensitas cerah. Berbeda hal dengan pengukuran potensial penghenti pada orde duayang diperlukan kejelian untuk menentukan spektrum warna yang akan diukur karena intensitasnya lemah. Tujuan dari praktikum yang kedua ini adalah menentukan tetapan Planck dan fungsi kerja fotodioda pada orde satu dan pada orde dua. Pada percobaan ini didapatkan hasil tetapan Planck sebesar Js pada orde satu dan Js pada orde dua. Setelah hasil tersebut dibandingkan dengan nilai referensi tetapan Planck sebesar Js didapatkan nilai diskrepansi sebesar 39% untuk orde satu dan 78% pada orde dua. Perbandingan nilai percobaan dan referensi menurut praktikan sudah wajar dan sesuai, mengingat kegiatan praktikum yang dilakukan menggunakan beberapa instrumen-instrumen yang usianya sudah uzur untuk skala instrumen. Karena faktor usia itulah praktikan berkesimpulan bahwa ketelitian suatu alat dalam menghasilkan sumber cahaya dan mengukur nilai potensial penghenti kurang akurat. Percobaan ini juga membuahkan hasil fungsi kerja fotodioda pada orde satu sebesar dan pada orde dua.

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1KesimpulanKesimpulan yang diperoleh dari prekatikum efek fotolistrik adalah:1. Pemberian relative transmission berpengaruh pada potensial penghenti yang nilainya (dalam persen) berbanding lurus dengan potensial penghenti.2. Dari hasil pengukuran diperoleh harga tetapan Planck h sebesar pada orde satu dan pada orde dua.3. Relasi antara potensial penghenti dengan frekuensi adalah berbanding lurus, hanya saja untuk spektrum warna ungu kemungkinan nilai yang dtangkap oleh sensor kurang akurat.

5.2SaranSeharusnya dalam menentukan spektrum warna yang akan digunakan pada percobaan digunakan suatu alat khusus agar ketelitian dalam pengamatan dapat tercapai dengan baik. Karena dikhawatirkan hal ini akan berpengaruh pada ketidaksesuaian data dengan referensi. Kemudian untuk pihak laboratorium yang terhormat, kami praktikan mengharapkan untuk selanjutnya dapat diusahakan pembaruan alat-alat percobaan atau minimal dilakukan kalibrasi ulang sehingga data yang diperoleh akurat.

DAFTAR PUSTAKA

Beiser, A. 1999. Konsep Fisika Modern. Jakarta : Erlangga.Krane, K. 1992. Fisika Modern. Jakarta : Universitas Indonesia.Millision. 1984. Introduction to Quantum Theory. New York : Mc Graw Hill.Muljono. 2003. Fisika Modern. Jakarta : Penerbit Andi.Purwanto, A. 1999. Fisika Kuantum. Yogyakarta : Penerbit Gaya Media.Soedojo, P. 2001. Azas-Azas Ilmu Fisika. Yogyakarta : Universitas Gadjah Mada.

Kharis Septina LiftyawanEksperimen Fisika I