APSiswaNavbarV2

redesain-navbar Portlet

BelajarPintarV3

Fisika

Gejala Kuantum

Daftar Materi

MATERI

Efek Fotolistrik

Efek fotolistrik ialah peristiwa keluarnya elektron dari permukaan logam karena radiasi gelombang elektromagnetik. Efek fotolistrik pertama kali ditemukan oleh Hertz.

Agar terjadi Efek fotolistrik, maka:

  1. Energi radiasi foton (Ef) lebih besar dari energi ambang (Wo)
  2. Panjang gelombang radiasi foton lebih kecil dari panjang gelombang ambang
  3. Frekuensi radiasi foton (f) lebih besar dari frekuensi ambang (fo) 

Frekuensi ambang (frekuensi batas) adalah frekuensi terkecil gelombang elektromagnetik yang mengakibatkan elektron dapat lepas dari logam. Besaran yang berkaitan adalah fungsi kerja. Fungsi kerja adalah energi ambang logam yang persamaannya sebagai berikut. 

Keterangan:
W0 = Energi ambang (J)
h = Tetapan planck (6,63x10-34 Js)
f0 = Frekuensi ambang (Hz)

Nah, elektron dapat keluar dari logam karena elektron tersebut menyerap energi elektromagnetik yang diradiasikan pada logam. Energi kinetik elektron yang terlepas dari logam yaitu:

Keterangan:
Ek=Energi kinetik elektron (J)
h = Tetapan planck (6,63x10-34 Js)
f = Frekuensi foton (Hz)
f0 = Frekuensi ambang (Hz)

Energi kinetik elektron dipengaruhi oleh fungsi kerja (energi ambang logam).

Dualitas Gelombang Partikel

Fenomena fisika seringkali memiliki sifat yang bertentangan. Efek fotolistrik dan interferensi adalah contoh yang menunjukkan kontradiksi ini dalam hal cahaya. Efek fotolistrik membuktikan bahwa cahaya memiliki sifat partikel, sementara interferensi menunjukkan cahaya memiliki sifat gelombang. Kontradiksi ini menjadi pertanyaan besar dalam fisika klasik.

Pada tahun 1923, seorang ilmuwan bernama Louis de Broglie mengusulkan pandangan revolusioner. Ia berpendapat bahwa jika cahaya dapat menunjukkan sifat partikel dan gelombang, maka partikel-partikel seperti elektron pun dapat menunjukkan dualitas serupa. De Broglie mengemukakan bahwa setiap partikel yang bergerak memiliki panjang gelombang terkait dengan gerakannya.

De Broglie menghubungkan panjang gelombang dengan momentum gerak dalam persamaan:

Di sini, h adalah konstanta Planck yang sangat penting dalam fisika kuantum. Hubungan ini menunjukkan bahwa partikel dengan momentum yang lebih besar memiliki panjang gelombang yang lebih pendek, dan sebaliknya.

Pada tahun 1927, eksperimen difraksi elektron oleh Clinton J. Davisson dan Lester H. Germer membuktikan hipotesis De Broglie. Mereka menembakkan berkas elektron ke kristal nikel dan mengamati pola difraksi. Hasilnya menunjukkan bahwa elektron menunjukkan perilaku difraksi yang sesuai dengan sifat gelombang, seperti yang diusulkan oleh De Broglie.

1.

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Pernyataan yang benar tentang efek fotolistrik adalah …


A. Energi elektron yang keluar dari permukaan logam akan bertambah jika frekuensi cahaya yang digunakan semakin besar
B. Jumlah elektron yang keluar dari permukaan logam tidak dipengaruhi oleh intensitas cahaya
C. Efek fotolistrik dapat terjadi jika frekuensi yang digunakan lebih besar
D. Efek fotolistrik dapat dijelaskan dengan mekanika klasik
E. Elektron yang keluar dipengaruhi oleh medan magnet

JAWABAN BENAR

A.

Energi elektron yang keluar dari permukaan logam akan bertambah jika frekuensi cahaya yang digunakan semakin besar

PEMBAHASAN

Efek fotolistrik adalah peristiwa keluarnya elektron dari permukaan logam ketika dikenai oleh foton (cahaya) pada panjang gelombang tertentu. Energi foton harus lebih besar daripada fungsi kerja logam agar terjadi efek fotolistrik artinya panjang gelombang yang digunakan lebih kecil dari pada panjang gelombang ambang logam atau frekuensi foton harus lebih besar daripada frekuensi ambang logam. Semakin besar frekuensi yang digunakan energi elektron yang terpancar dari permukaan logam juga semakin besar. Jumlah elektron yang keluar dipengaruhi oleh intensitas cahaya yang digunakan semakin besar intensitas cahaya jumlah elektron yang keluar juga semakin banyak.

2.

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Energi ambang sebuah logam adalah 1,8 eV, diberi sinar berenergi 2 eV. Besar energi elektron yang keluar dari logam adalah…


A. 0,2 eV
B. 0,3 eV
C. 0,4 eV
D. 0,5 eV
E. 0,6 eV

JAWABAN BENAR

A.

0,2 eV

PEMBAHASAN

3.

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Frekuensi ambang suatu logam sebesar 8,0 x 1014 Hz dan logam tersebut disinari dengan cahaya yang memiliki frekuensi 1015 Hz. Jika tetapan Planck 6,6 x 10-34 Js, tentukan energi kinetik elektron yang terlepas dari permukaan logam tersebut!

 


A. 1,32 x 10-19 J
B. 1,38 x 10-19 J
C. 1,45 x 10-19 J
D. 2,32 x 10-19 J
E. 2,58 × 10-19 J

JAWABAN BENAR

A.

1,32 x 10-19 J

PEMBAHASAN

Ek = h.f - h.f0
Ek = 6,6 x 10-34 (1014 - (8,0 x 1014))
Ek = 1,32 x 10-19 J

 

4.

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Frekuensi ambang disebut juga sebagai frekuensi …


A. Foton
B. Batas
C. Gelombang
D. Cahaya
E. Proton

JAWABAN BENAR

B.

Batas

PEMBAHASAN

Frekuensi ambang (frekuensi batas) adalah frekuensi terkecil gelombang elektromagnetik yang mengakibatkan elektron dapat lepas dari logam.

5.

Kerjakan soal berikut ini dengan tepat!

Efek fotolistrik pertama kali ditemukan oleh …


A. Newton
B. Einstein
C. Hertz
D. Tesla
E. Edison

JAWABAN BENAR

C.

Hertz

PEMBAHASAN

Peristiwa efek fotolistrik pertama kali diamati oleh fisikawan asal Jerman, Heinrich Hertz tahun 1887.

6.

Jawablah soal berikut ini!

Jika intensitas cahaya pada permukaan logam meningkat, bagaimana pengaruhnya terhadap arus fotolistrik dan energi kinetik maksimum elektron yang dilepaskan?


A. Arus fotolistrik meningkat, energi kinetik maksimum meningkat
B. Arus fotolistrik meningkat, energi kinetik maksimum tetap
C. Arus fotolistrik tetap, energi kinetik maksimum meningkat
D. Arus fotolistrik menurun, energi kinetik maksimum meningkat
E. Arus fotolistrik meningkat, energi kinetik maksimum menurun

JAWABAN BENAR

B.

Arus fotolistrik meningkat, energi kinetik maksimum tetap

PEMBAHASAN

Ketika intensitas cahaya meningkat, jumlah foton yang mengenai permukaan logam meningkat, sehingga arus fotolistrik meningkat. Namun, energi kinetik maksimum dari elektron yang dilepaskan tetap sama, karena energi kinetik maksimum hanya bergantung pada frekuensi cahaya.

7.

Jawablah soal berikut ini!

Dalam percobaan efek fotolistrik, besarnya arus fotolistrik tergantung pada.....


A. Intensitas cahaya yang datang
B. Panjang gelombang cahaya yang datang
C. Kecepatan elektron yang dilepaskan
D. Frekuensi cahaya yang datang
E. Energi kinetik maksimum elektron yang dilepaskan

JAWABAN BENAR

A.

Intensitas cahaya yang datang

PEMBAHASAN

Besarnya arus fotolistrik tergantung pada intensitas cahaya yang datang. Semakin besar intensitas cahaya, semakin banyak foton yang mengenai permukaan logam, sehingga semakin banyak elektron yang dilepaskan.

redesain-navbar Portlet