efek fotolistrik

BAB 1.  PENDAHULUAN

1.1   Latar belakang

      Gejala atau efek fotolistrik adalah gejala dimana terlepasnya elektron dari permukaan logam yang disebabkan oleh tumbukan gelombang elektromagnetik, dimana untuk mengeluarkan elektron tersebut dari permukaan logam diperlukan sejumlah energi sekurang-kurangnya sebesar w, karena jika hv<w maka elektron tidak bisa keluar dari permukaan logam tersebut tetapi jika hv>w maka elektron akan keluar dari permukaan logam. Bila kelebihan energi yang didapat maka akan berubah menjadi energi kinetik.

      Efekfotolistrik sangat penting bagi kehidupan sehari-hari dimana banyak sekali manfaatya antara lain:

Ø  fotodioda atau fototransistor 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 fotodioda.

Ø   Tabung efekfotolistrik yang terbuat dari tabung foto-pengganda dimana dengan tabung ini hampir semua spektrum radiasi elektromagnetik dapat diamati bahkan sanggup untuk mendeteksi foton tunggal sekalipun.

Ø  Dapat menghasilkan film bersuara 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 dengan bantuan elektronika, amplifier, tabung.

Dalam praktikum yang kita lakukan adalah efekfotolistrik dimana peralatan yang kita gunakan adalah:

Sumber cahaya merkuri, h/e apparatus, h/e accessory, lensa/gating, diffraction sets, relative transmission, voltmeter digital, yellow filter, green filter.

Dalam praktikum efekfotolistrik yang kita cari adalah fungsi kerja.

1.2   Rumusan masalah

1.      Bagaimana menentukan fungsi kerja suatu fotodioda.

2.      Bagaimana menentukan nilai tetapan plack dan energi kinetik maksimum fotoelektron.

3.      Bagaimana pengaruh filter trasmisi terhadap potensial penghenti.

4.      Bagaimana hubungan grafik antara tegangan output dengan frekuensi spektrum sumber.

1.3   Tujuan

1.      Untuk menentukan fungsi kerja suatu fotodioda.

2.      Untuk menentukan nilai tetapan plack dan energi kinetik maksimum fotoelektron.

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

Efek fotolistrik adalah gejala terlepasnya elektron dari permukaan logam yang disebabkan oleh tumbukan gelombang elektromagnetik dimana pada efek fotolistrik, permukaan sebuah logam disinari dengan seberkas cahaya dan sejumlah electron terpancar dari permukaan tersebut.

Gambar 3.14

Gambar diatas adalah peralatan untuk mengamati efek fotolistrik dimana cahaya yang menyinari permukaan logam (katoda) menyebabkan elektron terpental keluar dan ketika elektron bergerak menuju anoda, pada rangkaian luar terjadi arus elektrik yang diukur dengan ammeter A, sedangkan energi kinetiknya ditentukan dengan mengenakan suatu potensial penghambat (retarding potensial) pada anoda sehingga elektron tidak mempunyai energi yang cukup untuk “memanjati” bukit potensial terpasang. Secara eksperimen tegangan perlambat terus diperbesar hingga pembacaan arus pada ammeter menurun ke nol sehingga tegangan yang bersangkutan ini disebut potensial penghenti Vs karena elektron yang  berenergi tinggi tidak dapat melewati potensial penghenti maka pengukuran Vs merupakan suatu cara untuk menentukan energi kinetik maksimum elektron K:

K 

            Energi radiasi elektromagnetik bukan diserap dalam bentuk aliran kontinu gelombang, melainkan dalam buntelan diskret kecil atau kuanta yang disebut foton. Sebuah foton adalah  satu kuantum energi elektromagnet  yang diserap atau dipancarkan oleh osilator, tiap-tiap foton dari radiasi berfrekuensi v dan memiliki energi:

                        E = hv

Dimana :           E = energi yang dipancarkan

                         v  = frekuansi

                         h = tetapan planck

Untuk mengeluarkan sebuah elektron  dari permukaan sebuah logam diperlukan sejumlah energi sekurang-kurangya sebesar W. Jika hv < W maka tidak akan terjadi pelepasan elektron sedangkan jika hv > W  maka akan terjadi pelepasan elektron dan energi minimal ini disebut fungsi kerja (work function). Bila kelebihan  elektron yang masuk maka akan berubah menjadi energi kinetik, dimana energi kinetic maksimum yang keluar dari permukaan logam adalah:

                        K  

Untuk elektron yang berada jauh dibawah permukaan logam, dibutuhkan energi yang lebih besar daripada W dan beberapa energi kinetik yang keluar juga harus lebih rendah.

( Kenneth S.Krane, Fisika Modern, Jakarta: Universitas Indonesia, 1992. hlm 97-100 ).

            Terdapatnya efek fotolistrik tidak mengherankan karena kita telah mengetahui bahwa gelombang cahaya membawa energi dan sebagian energi yang diserap oleh logam dapat terkonsentrasikan pada elektron tertentu dan muncul kembali sebagai energi kinetik. Berkas cahaya yang kuat akan menghasilkan foto elektron yang lebih banyak daripada berkas yang lemah yang berfrekuansi sama. Arus fotolistrik akan terdeteksi jika energi elektromagnetik 10 W/m, terserap oleh permukaan. Sekitar 10 atom terdapat pada lapisan natrium setebal 1 atom yang luasnya 1 m, sehingga jika cahaya datang diserap pada lapisan teratas dari atom-atom natrium maka masing-masing atom akan menerima energi rata-rata dengan laju 10 W.

( Arthur Beiser, Konsep Fisika Modern, Jakarta: Erlangga, 1999. hlm 49-50 ).

            Menurut teori gelombang, medan fotolistrik seharusnya terjadi pada sembarang frekuensi cahaya yang datang namun diketahui bahwa terdapat frekuensi ambang dimana tidak terjadi efek fotolistrik dan tidak menjadi masalah berapapun intensitas cahaya tersebut.