efekfotolstrik print
DESCRIPTION
eksperimen fisikaTRANSCRIPT
EFEK FOTOLISTRIK h/e APPARATUS
A. TUJUAN
1. Menentukan konstanta planck
2. Menentukan energy ambang
B. ALAT DAN BAHAN
1. Voltmeter digital
2. Set h/e apparatus 9368 yang terdiri dari : foto diode, baterai 18 volt DC, celah tempat
filter dan standar.
3. Lampu Mercury (OS 9298) dalam kotak yang dilengkapi dengan penutup, penutup
bagian belakang, tangkai tempat lensa dan kisi.
4. Lensa dan kisi menyatu dengan tangkainya.
5. Lensa pengatur posisi h/e Apparatus dan pasangannya.
6. Satu set filter (kuning, hijau dan filter transmisi).
C. TEORI EFEK FOTO LISTRIK
Efek foto listrik adalah peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan suatu zat
(logam), bila permukaan logam tersebut disinari cahaya (foton) yang memiliki energi lebih
1
besar dari energi ambang (fungsi kerja) logam. Efek fotolistrik ini ditemukan oleh Albert
Einstein, yang menganggap bahwa cahaya (foton) yang mengenai logam bersifat sebagai
partikel.
Gambar 1. Diagram eksperimen efek foto listrik
Gejala foto listrik adalah 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.
Dari gambar 1, sinar yang dipancarkan pada katoda dapat menyebabkan elektron
keluar dan meninggalkan katoda. Karena katoda dihubungkan dengan kutub positif dan anoda
dengan kutub negatif, maka potensial anoda lebih rendah daripada potensial katoda sehingga
elektron akan tertarik ke anoda. Aliran elektron ini merupakan arus listrik. Jika potensial
cukup besar, dapat menyebabkan elektron tak dapat sampai ke anoda. Beda potensial yang
tepat akan menahan pancaran elektron yang disebut potensial penyetop (Vo).
Pada keadaan ini, berarti energi kinetik maksimum elektron yang dipancarkan tepat
sama dengan beda potensial listrik elektron antara anoda dan katoda.
Ek max = e Vo ……………………………….(1)
2
1. Hasil pengamatan Lenard tahun 1902 dari eksprimen efek foto listrik adalah:
kecepatan elektron (yang sebanding dengan energi kinetik elektron) yang lepas dari
seng itu tidak bergantung kepada intensitas cahaya, tetapi hanya bergantung kepada
frekuensi (atau panjang gelombang) sinar yang digunakan.
2. Untuk suatu logam tertentu, tidak ada pancaran elektron jika panjang gelombang
cahaya lebih besar dari suatu panjang gelombang tertentu.
Hasil pengamatan tersebut tidak dapat dijelaskan menggunakan teori gelombang klasik,
karena menurut teori gelombang klasik, intensitas cahaya adalah besarnya kerapatan laju
energi (gelombang) cahaya. Dengan demikian, jika intensitas cahaya yang datang pada
permukaan bahan makin besar berarti laju energi yang datang pada permukaan bahan juga
semakin besar. Karena energi yang datang semakin besar, seharusnya jumlah elektron yang
dipancarkan juga makin besar. Disamping itu seharusnya elektron dapat terpancar dari pelat
asalkan intensitasnya (energinya) cukup, berapapun panjang gelombang sinar yang
digunakan. Akan tetapi dari hasil eksprimen diketahui bahwa energi kinetik elektron yang
dilepaskan bahan tidak bergantung pada intensitas cahaya yang digunakan dan elektron tidak
dapat dipancarkan pada sembarang nilai panjang gelombang, meskipun intensitasnya dibuat
besar.
Menjelaskan hasil eksperimen ini, digunakan teori kuantisasi energi yang
dikemukakan oleh Planck kemudian diartikan (lebih fisis) oleh Einstein. Tahun 1905.
Menurut Einstein pancaran cahaya berfrekuensi f berisi paket-paket gelombang atau paket-
paket energi, energy setiap paket gelombang adalah hf.
Menurut postulat Planck, foton-foton yang sampai ke katoda akan diserap sebagai
kuantum energi. Ketika elektron menyerap foton, maka elektron mendapat sejumlah energi
yang dibawa foton yaitu hf.Energi yang diperoleh ini sebagian digunakan elektron untuk
3
melepaskan diri dari bahan dan sisanya digunakan untuk bergerak menjadi energi kinetik
elektron. Besarnya energi yang diperlukan oleh elektron untuk melepaskan diri dari bahan
(melawan energi ikat elektron dalam bahan) disebut fungsi kerja (Wo).
Secara matematik dapat dituliskan :
Ek = hf – Wo…………………………………….. (2)
Persamaan (2) disebut persamaan foto listrik Einstein.
Dari persamaan (1) dan (2) dapat diperoleh :
e Vo = hf – Wo…………………………………….. (3)
Dengan eksprimen, kita dapat mencari harga potensial penyetop untuk suatu harga frekuensi
sinar datang. Dari berbagai harga frekuensi sinar datang, akan didapat berbagai harga
potensial penyetop. Jika dibuat kurva eVo terhadap frekuensi, akan diperoleh kurva
berbentuk linier.
4
V
vvo
Pengamatan efek foto listrik sangat sesuai dengan teori Einstein mengenai foton yang
dilakukan oleh Milikan pada tahun 1916. Milikan menggunakan bahan lithium sebagai
katoda dan mendapatkan hasil nilai tetapan h besarnya 6,67 x 10-34 Js. Sekarang ini tetapan
Planck dipandang sebagai salah satu tetapan alam, dan telah diukur dengan ketelitian yang
sangat tinggi dalam berbagai percobaan. Nilai sekarang yang diterima adalah h=6.63x10-34Js
D. PROSEDUR PERCOBAAN
Menyusun alat- alat
Mengukur beda potensial alat h/e dengan voltmeter, dimana alat ini dilengkapi dengan
2 buah batrai. Ujung – ujung kontak sumber ini berada pada bagian atas kotak alat
h/e. Tegangan yang dibutuhkan adalah harus lebih dari 8 Volt, jika kurang maka
batere harus diganti.
Menghidupkan lampu merkuri dan menutup bagian belakang kotak lampu dengan
lempeng warna hitam persegi empat, kemudian menunggu kira – kira 5 menit.
5
Memasang lensa dan kisi pada lampu mercury, dan mengatur sedemikian rupa
sehingga sinar yang diuraikan kisi dapat dilihat dengan jelas( tajam), hal ini dapat kita
uji dengan meletakkan kertas putih didepan celah alat h/e.
Mengatur kotak h/e, agar sinar yang diuraikan tepat masuk kedalam kotak h/e.
Menekan ON pada alat h/e ini, yang berarti alat siap untuk dioperasikan. Kemudian
mengusahakan salah satu jenis warna cahaya yang masuk kedalam celah ,
meletakkan filter sesuai dengan warna cahaya yang masuk didepan celah, misalnya
warna sinar yang masuk adalah kuning, maka pasang filter warna kuning didepan
celah.
Mengukur potensial henti dengan menggunakan voltmeter dengan cara meletakan
ujung kontaknya pada bagian bawah alat h/e ini.
Mengulangi prosedur 6 dan 7 paling kurang lima untuk warna sinar yang sama.
Melakukan prosedur 6,7, dan 8 untuk warna sinar yang berbeda.
Untuk sinar ungu tidak dibutuhkan filter.
E. DATA HASIL PERCOBAAN
No Jenis sinar Frekuensi (Hz) Potensial henti (Volt)
1 KUNING 5.18672 x 1014 0.596
2 HIJAU 5.48996 x 1014 0.726
3 UNGU 7.40858 x 1014 1.10
Potensial henti untuk beberapa jenis warna sinar
1. KUNING
NO 0 %(V) 20 %(V) 40 %(V) 60 %(V) 80 %(V) 100%(V)
1 0.60 0.55 0.56 0.57 0.58 0.596
2 0.59 0.55 0.56 0.57 0.57 0.59
3 0.60 0.54 0.56 0.56 0.58 0.58
4 0.59 0.55 0.55 0.57 0.58 0.59
5 0.60 0.55 0.56 0.57 0.57 0.59
2. HIJAU
NO 0 %(V) 20 %(V) 40 %(V) 60 %(V) 80 %(V) 100%(V)
1 0.73 0.53 0.57 0.60 0.61 0.69
2 0.72 0.54 0.58 0.59 0.62 0.69
3 0.73 0.54 0.57 0.59 0.61 0.68
4 0.72 0.54 0.57 0.60 0.62 0.69
5 0.73 0.54 0.58 0.59 0.61 0.68
3.UNGU
NO 0 %(V) 20 %(V) 40 %(V) 60 %(V) 80 %(V) 100%(V)
1 1.10 0.86 0.95 1.00 1.03 1.05
2 1.10 0.86 0.95 1.00 1.02 1.05
3 1.10 0.86 0.94 1.00 1.02 1.04
4 1.10 0.85 0.95 0.99 1.03 1.05
5 1.10 0.85 0.94 1.00 1.03 1.04
F. PENGOLAHAN DATA
7
A. Menghitung nilai frekuensi dari masing – masing sinar:
1.Sinar kuning
0 %
V = volt
V = 0.434 Volt ± 6.45 %
20%
8
kesalahan =
2. Sinar hijau
kesalahan =
3.Sinar ungu
kesalahan =
G. GRAFIK HUBUNGAN ANTARA FREKUENSI DENGAN PERSENTASI KISI
17
A. SINAR KUNING
Dari grafik dapat kita lihat,secara umum hubungan antara frekuensi dengan
persentasi kisi adalah berbanding lurus, artinya semakin besar persentase
kisinya, frekuensi yang didapat juga semakin besar,tapi pada grafik terdapat
pelencengan sedikit,mugkin hal ini disebabkan karena kesalahan dalam
pengukuran.
B.SINAR HIJAU
18
Dari grafik diatas dapat kita lihat, secara umum hubungan antara
frekuensi dengan persentase kisi pada sinar hijau tidak dapat dibilang
berbanding lurus tapi juga tidak berbanding terbalik, karena terdapat
penurunan dan kenaikan pada nilai frekuensinya.
C. SINAR UNGU
19
Dari grafik diatas dapat kita lihat, secara umum hubungan antara
frekuensi dengan persentase kisi pada sinar ungu tidak dapat dibilang
berbanding lurus tapi juga tidak berbanding terbalik, karena terdapat
penurunan dan kenaikan pada nilai frekuensinya
H. GRAFIK HUBUNGAN ANTARA FREKUENSI DENGAN POTENSIAL HENTI
A. SINAR KUNING
20
Dari grafik diatas dapat disimpulkan, persamaan regresi linear dari frekuensi:
v = 2.413 V – 0.000
B. SINAR HIJAU
Dari grafik diatas dapat disimpulkan, persamaan regresi linear dari frekuensi:
v = 2.409 V + 0.001
C. SINAR UNGU
21
Dari grafik diatas dapat disimpulkan, persamaan regresi linear dari frekuensi:
v = 2.418 V – 0.001
I. KESIMPULAN
Dari hasil praktikum yang telah dilaksanakan, dapat disimpulkan:
22
Nilai konstanta Planck yang di peroleh:
Untuk sinar kuning: 6,64 x 10-34 Js
Untuk sinar hijau: 6.65 x 10-34 Js
Untuk sinar ungu: 6,628 x 10 -34 Js
Jika dirata –ratakan, diperoleh nilai konstanta Planck:
h =6,63933 x 10-34 Js
J. SARAN
Agar kegiatan praktikum berjalan dengan baik dan lancar sebaiknya:
a. Filter yang digunakan diganti karena sudah banyak yang tergores dan pecah.
b. Multimeter yang digunakan diganti karena sudah terlalu tua sehingga data
yang diperoleh tidak akurat.
DAFTAR PUSTAKA
23
bima.ipb.ac.id/~tpb-ipb/.pdf - Halaman materi/fisika_pdf/P13-FISIKA%20MODERN
id.wikipedia.org/wiki/Efek_fotolistrik - Tembolok
pendidikansains.blogspot.com/2008/02/efek-fotolistrik.html - Tembolok
Syakbaniah.hamran,asra.nailil,husna.2009.Eksperimen Fisika: Petunjuk kegiatan dan
lembar kerja mahasiswa. UNP : Padang
24