Percobaan efek foto listrik dirancang untuk menentukan nilai fungsi kerja sel foto, konstanta planck dan tenega kinetik maksimum foto elekron. Melelui percobaan ini di peroleh nilai tetapan planck sebesar 6,63 x 10-34 J/s berdasarka literatur. Pada praktikum kali ini praktikan mengambil sampel tiga panjang gelombang, yaitu 5769.59 Å, 5460.74 Å, dan 4347.50 Å. Berdasarkan analisis data hasil pengamatan, diperoleh nilai fungsi kerja sel foto sebesar 1,0502.10-19 Watt dan nilai tetapan Planck 3,9078.10-34 J.s, dengan perbedaan sekitar 41% dibandingkan literatur. Perbedaan nilai yang cukup jauh ini kemungkinan disebabkan oleh alat percobaan fotoelektron yang kurang hampa sehingga masih terdapat molekul-molekul udara di dalamnya yang memungkinkan elektron kehilangan energinya karena bertumbukan dengan molekul-molekul tersebut sehingga pada saat elektron sampai pada potensial penghalang energinya telah berkurang dan juga faktor ketidaktelitian praktikan dalam mengambil data. Melalui percobaan fotolistrik dapat pula diketahui bahwa laju pemancaran elektron dipengaruhi oleh intensitas cahaya namun tidak terpengaruh oleh panjang gelombang cahaya yang digunakan. Energi kinetik maksimum fotoelektron juga tidak tergantung intensitas cahaya, namun hanya bergantung pada panjang gelombangnya, dengan frekuensi dan energi kinetik berhubungan secara linear.
A. DASAR TEORI
Untuk melepaskan elektron diperlukan
sejumlah tenaga minimal yang besarnya
bergantung pada jenis/sifat logam
tersebut. Tenaga minimal ini disebut work function
atau fungsi kerja dari logamKeperluan tenaga tersebut
disebabkan
elektron terikat oleh logamnya.
Dimana v adalah frekuaensi gelombang
elektromagnetik dan h adalah tetapan Planck.
Bila
dikenakan pada suatu logam dengan fungsi kerja tetapan maka
elektron dapat terlepas dari logam. Bila
tenaga foto tepat sama dengan fungsi kerja logam
yang dikenainya
Sehingga dapat dikatakan bila frekuensi
foton lebih kecil dari pada frekuensi ambang
logam, maka tidak akan terjadi pelepasan
elektron dan jika lebih besar frekuensi foton
terhadap frekuensi ambang logamnya maka
akan terjadi pelepasan elektron, yang biasa disebut efek fotolistrik.
Elektron yang lepas dari logam karena
dikenai foton, akibat efek fotolistrik ini disebut
Fotoelektron.
B. TUJUAN PERCOBAAN
1. Mempelajari efek/gejala fotolistrik
secara eksperimen.
2. Menentukan fungsi kerja/work
function sel foto (photo cell).
3. Menentukan nilai tetapan Planck dan
tenaga kinetik maksimum foto elektron.
C. PERALATAN
1. Sel Photo
2. Lampu
sumber cahaya dan sumber dayanya
3. Diafragma
4. Multimeter dan Galvanometer
D. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Setelah
system peralatan disusun seperti gambar dalam teori, kemudian dinyalakan.
2. Mengatur
diafragma pada lampu sumber cahaya.
3. Memasang
filter pada sumber cahaya dengan
4. Mengeset bahwa saat belum ada cahaya
yang masuk galvanometer dan voltmeter
harus menunjukkan angka nol, membuka
lubang penutup sehingga cahaya bias masuk
ke fotosel kemudian mengatur
galvanometer agar menunjukkan angka yang sama
dengan angka nol, kemudian mencatat
tegangan yang ditunjukkan oleh multimeter.
5. Mengulangi langkah 3 dan 4 dengan
mengganti filter yang lain untuk panjang
gelombang berturut-turut secara
bargantian dengan
E. DATA HASIL PENGAMATAN
|
intensitas
|
λ ( Å )
|
Vs ( V )
|
|
I
|
5769,59
|
0,5
|
|
5460,74
|
0,7
|
|
|
4347,50
|
1,0
|
|
|
II
|
5769,59
|
0,6
|
|
5460,74
|
0,7
|
|
|
4347,50
|
1,1
|
|
|
III
|
5769,59
|
0,7
|
|
5460,74
|
0,7
|
|
|
4347,50
|
1,0
|
|
|
IV
|
5769,59
|
0,6
|
|
5460,74
|
0,7
|
|
|
4347,50
|
1,0
|
F. ANALISIS DATA
Untuk intensitas I
Jadi, persamaan regresinya adalah : Y= 2,6850 . 10 -15
x – 8,4233 . 10 -1
energi
kinetik maksimum Ek = ( 1,1748 . 10 -19 ± 2,1782 . 10 -20
) joule
Untuk intensitas II
Jadi, persamaan regresinya: Y = 2,9094 . 10 -15
x– 9,0627 . 10 -1
Energi kinetiknya Ek = ( 1,2816 . 10 -19
± 2,3669 . 10 -20 ) joule
Untuk intensitas III
Jadi, persamaan regresinya: Y= 1,8803 . 10 -15 x
– 3,0273 . 10 -1
Energi kinetiknya Ek = ( 1,2816 . 10 -19
± 1,5016 . 10 -20 ) joule
Untuk intensitas IV
Jadi, persamaan regresinya: Y= 2,2826 . 10 -15 x
– 5,7203 . 10 -1
Energi kinetiknya
Ek = ( 1,2282 . 10 -19 ± 1,8399. 10 -20 )
joule
Jadi h = 3,9078 . 10 -15 J.s ; ɸ = 1,0502
. 10 -19 W
G. PEMBAHASAN
Pada efek fotolistrik, permukaan sebuah logam
disinari dengan seberkas cahaya
kemudian sejumlah elektron terpancar dari
permukaannya. Dalam studi eksperimental ini,
diukur bagaimana laju dan energi kinetik elektron
yang terpancar. Percobaan ini harus
dilakukan didalam ruang hampa, agar elektron tidak
kehilangan energinya karena
bertumbukan dengan molekul-molekul di udara.
Laju pancaran elektron diukur sebagai arus listrik
pada rangkaian luar dengan
menggunakan sebuah amperemeter, sedangkan energi
kinetiknya dapat ditentukan
dengan menggunakan suatu potensial penghenti pada
anoda sehingga elektron tidak
mempunyai energi yang cukup untuk memanjati bukit
potensial yang terpasang.
Tegangan yang terpasang ini disebut dengan potensial
penghenti (stopping potential) Vs.
Karena elektron yang berenergi tinggi tidak dapat
melewati potensial penghenti ini, maka
pengukuran Vs merupakan suatu cara yang digunakan
untuk menentukan energi kinetik
maksimum elektron Kmak.
Dari eksperimen ini, dapat dipelajari fakta-fakta terperinci
mengenai efek
maks
fotolistrik, yaitu sebagai berikut :
1. Laju pemancaran elektron
bergantung pada intensitas cahaya.
2. Laju pemancaran elektron tidak bergantung pada
panjang gelombang cahaya
di bawah suatu panjang gelombang tertentu, di atas
nilai itu arus berangsurangsur
menurun hingga menjadi nol pada suatu panjang
gelombang pancung
(cut-off wavelength) λc Panjang
gelombang ini biasanya terdapat pada spektrum daerah biru dan ultraviolet.
3. daerah λc tidak bergantung pada
intensitas sumber cahaya, tetapi hanya
bergantung pada
jenis logam yang digunakan sebagai permukaan fotosensitif.
Di bawah λc sembarang sumber cahaya, selemah apapun, akan menyebabkan
terjadinya
pemancaran fotoelektron. Di atas λc
, tidak satu pun cahaya akan
menyebabkan terjadinya fotoelektron walaupun
diberikan cahaya dengan
intensitas setinggi apapun.
4. Energi kinetik maksimum elektron yang dipancarkan
tidak bergantung pada
intensitas cahaya, tetapi hanya bergantung pada
panjang gelombangnya,
Energi kinetik ini bertambah secara linier terhadap
frekuensi sumber cahaya.
5. Apabila Sumber cahaya dinyalakan, arus segera akan
mengalir (dalam selang
waktu 10 -9
s )
Menurut
teori gelombang cahaya, sebuah atom akan menyerap energi dari
gelombang elektromagnetik yang datang yang sebanding
dengan luasnya yang
menghadap ke gelombang datang. Sebagai tanggapan
terhadap medan elektrik
gelombang, elektron atom akan bergetar, hingga
tercapai cukup energi untuk melepaskan
elektron dari sebuah ikatan dengen atomnya.
Penambahan kecemerlangan sumber cahaya
akan memperbesar laju penyerapan energi karena medan
elektriknya bertambah, sehingga
laju pemancaran elektron juga akan bertambah, yang
sesuai dengan pengamatan
percobaan. Tetapi penyerapan terjadi pada semua
panjang gelombang, sehingga
keberadaan panjang gelombang pancung sama sekali
bertentangan dengen gambaran
gelomnbang cahaya.
Pada panjang gelombang yang lebih besar dari l
pun teori
gelombang mengatakan bahwa seharusnya masih mungkin
bahwa suatu gelombang
elektromagnetik memberikan energi yang cukup untuk
melepaskan elektron dari suatu
atom. Tetapi pada kenyataannya tidak terjadi
pelepasan atom walaupun diberikan
intensitas yang tinggi.
Kejadian
fotoelektron terjadi dalam selang waktu 10-9 setelah terjadi
penyinaran. Hal ini sangat berbeda dengan yang ada
pada teori gelombang bahwa
diperkirakan proses pelepasan elektron terjadi
beberapa detik setelah diberi penyinaran.
Dengan demikian, teori gelombang cahaya gagal
meramalkan keberadaan panjang
gelombang pancung dan waktu tunda yang teramati
dalam eksperimen.
Dari eksperimen ini, didapatkan nilai konsatnta
planck dan fungsi kerja sebagai
berikut : Jadi h = 3,9078 . 10 -15 J.s ; ɸ
= 1,0502 . 10 -19 W nilai tersebut berbeda jauh
dibandingkan dengan literature. Hal ini kemungkinan
disebabkan karena :
1. Ruang yang digunakan (alat percobaan
fotoelektron) kurang hampa sehingga
masih terdapat molekul-molekul udara didalamnya
sehingga memungkinkan
untuk elektron
kehilangan energinya karena bertumbukan dengen molekul
molekul tersebut sehingga pada saat
elektron sampai pada potensial
penghalang
energinya telah berkurang. Karena energi tersebut berkurang maka
nilai Vs juga akan berkurang sehingga akan
mempengaruhi nilai yang lain.
2. Kalibrasi alat
mungkin kurang bagus.
3. Sebuah faktor human error sangat mungkin
mempengaruhi dalan eksperimen
ini, salah satu diantaranya adalah ketidaktelitian
praktikan dalam pengambilan data atau dalam pembacaan alat. Dalam pembacaan
alat mungkin nilai yang
tertera belum benar.
H. KESIMPULAN
1. Berdasarkan analisis data hasil pengamatan,
diperoleh nilai fungsi kerja sel foto
sebesar :
ɸ = 1,0502 . 10 -19 W
2. Berdasarkan analisis data hasil pengamatan,
diperoleh nilai konstanta Planck sebesar :
h =
3,9078 . 10 -15 J.s
3. Berdasarkan
analisis data hasil pengamatan, diperoleh nilai tenaga kinetik maksimum
foto
elektron sebagai berikut :
a. Untuk intensitas I Ek = ( 1,1748 . 10 -19
± 2,1782 . 10 -20 ) joule
b. Untuk intensitas II Ek = ( 1,2816 . 10
-19 ± 2,3669 . 10 -20 ) joule
c. Untuk intensitas III Ek = ( 1,2816 .
10 -19 ± 1,5016 . 10 -20 ) joule
d. Untuk intensitas IV Ek = ( 1,2282 . 10
-19 ± 1,8399. 10 -20 ) joule
4. Laju pemancaran elektron dipengaruhi oleh
intensitas cahaya namun tidak
terpengaruh oleh panjang gelombang cahaya yang
digunakan.
5. Energi kinetik maksimum fotoelektron tidak
tergantung intensitas cahaya, namun
hanya
bergantung pada panjang gelombangnya, dengan frekuensi dan energi kinetik
berhubungan secara linear.
DAFTAR PUSTAKA
Krane, Kenneth S. 1992. Fisika Modern, alih
bahasa : Hans J. Wospakrik dan Sofia
Niksolihin. Jakarta : Penerbit Universitas
Indonesia.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar