PPT EFEK FOTOLISTRIK

EFEK FOTOLISTRIK

Pengertian Efek Fotolistrik

Efek fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan logam karena

logam tersebut disinari cahaya.

Efek fotolistrik diamati pertama kali oleh

Heinrich Hertz (1887). Elektron yang terlepas dari logam disebut foto-elektron.

Gejala Efek Fotolistrik

Hipotesanya adalah:

1) Berkas sinar terdiri dari paket-paket energi .Paket-paket ini disebut

foton.

2) Untuk mengeluarkan elektron dari logam diperlukan suatu energi

minimum ϕ, yang disebut “fungsi kerja” logam itu.

3) Efek fotolistrik adalah penyerapan suatu foton, yang energinya

kemudian dipakai untuk

mengeluarkan suatu elektron dari logam yang bersangkutan.

Dua buah pelat logam (lempengan logam tipis) yang terpisah ditempatkan di dalam tabung

hampa udara. Di luar tabung kedua pelat ini dihubungkan satu sama lain dengan kawat.

Mula-mula tidak ada arus yang mengalir karena kedua plat terpisah. Ketika cahaya yang sesuai dikenakan kepada salah satu pelat, arus listrik terdeteksi pada kawat. Ini terjadi akibat adanya elektron-elektron yang lepas dari satu pelat

dan menuju ke pelat lain secara bersama-sama membentuk arus listrik.

cahaya dipandang sebagai kuantum energi yang hanya memiliki energi yang diskrit

bukan kontinu yang dinyatakan sebagai E = hf.

Konsep penting yang dikemukakan Einstein sebagai latar belakang terjadinya efek

fotolistrik adalah bahwa satu elektron menyerap satu kuantum energi. Satu kuantum energi yang diserap elektron

digunakan untuk lepas dari logam dan untuk bergerak ke pelat logam yang lain.

Persamaan Energi :

Energi cahaya = Energi ambang + Energi kinetik maksimum elektron

E = W₀ + E_km hf = hf₀ + E_km E_km = hf – hf₀

Persamaan ini disebut persamaan efek fotolistrik Einstein.

bahwa W₀ adalah energi ambang logam atau fungsi kerja logam, f₀ adalah frekuensi

ambang logam, f adalah frekuensi cahaya

yang digunakan, dan E_km adalah energi kinetik maksimum elektron yang lepas dari logam

dan bergerak ke pelat logam yang lain.

Dimana m adalah massa elektron

dan v_e adalah dan kecepatan elektron. Satuan energi dalam SI adalah joule (J) dan frekuensi adalah hertz (Hz). Tetapi, fungsi kerja logam biasanya dinyatakan dalam satuan elektron volt (eV) sehingga perlu diingat bahwa 1 eV = 1,6 × 10⁻¹⁹ J.

1. Mekanisme Emisi

Foton dari sinar memiliki energi karakteristik yang ditentukan oleh frekuensi cahaya.

Dalam proses photoemission, jika elektron dalam beberapa bahan menyerap energi dari satu foton dan dengan demikian memiliki

lebih banyak energi daripada fungsi kerja (energi ikat elektron) dari materi, itu

dikeluarkan. Jika energi foton terlalu rendah, elektron tidak bisa keluar dari materi.

Elektron dapat menyerap energi dari foton ketika disinari, tetapi mereka biasanya

mengikuti prinsip "semua atau tidak" .

Semua energi dari satu foton harus diserap dan digunakan untuk membebaskan satu elektron dari atom yang mengikat, atau energi dipancarkan kembali.

• Jika energi foton diserap, sebagian energi membebaskan elektron dari atom, dan sisanya dikontribusi untuk energi kinetik elektron sebagai partikel bebas.

• Tidak ada elektron yang dilepaskan oleh

radiasi di bawah frekuensi ambang, karena elektron tidak mendapatkan energi yang cukup untuk mengatasi ikatan atom.

Hukum Emisi Fotolistrik

• Untuk logam dan radiasi tertentu, jumlah fotoelektro yang dikeluarkan berbanding

lurus dengan intensitas cahaya yg digunakan.

• Untuk logam tertentu, terdapat frekuensi minimum radiasi. di bawah frekuensi ini fotoelektron tidak bisa dipancarkan.

Hukum Emisi Fotolistrik

Di atas frekuensi tersebut, energi kinetik yang dipancarkan fotoelektron tidak

bergantung pada intensitas cahaya, namun bergantung pada frekuensi cahaya.

Perbedaan waktu dari radiasi dan

pemancaran fotoelektron sangat kecil, kurang dari 10^-9 detik.

2. Potensial Penghent

Hubungan antara arus dan tegangan diterapkan menggambarkan sifat efek

fotolistrik. Untuk diskusi, sumber cahaya

menerangi P piring, dan lain elektrode pelat Q mengumpulkan setiap elektron yang

dipancarkan.

Arus nol atau tidak ada arus berarti tidak ada lagi elektron yang lepas dari permukaan

logam akibat efek fotolistrik. Nilai tegangan yang menyebabkan elektron berhenti

terlepas dari permukaan logam pada efek fotolistrik disebut tegangan atau potensial penghenti (stopping potental).

• Jika V₀adalah potensial penghenti, maka E_km = eV₀

• Persamaan ini pada dasarnya adalah persamaan energi. Perlu diperhatikan bahwa e adalah muatan elektron yang besarnya 1,6 × 10⁻¹⁹ C dan tegangan

dinyatakan dalam satuan volt (V).

Fakta yang merupakan karakteristik dari efek fotolistrik

Hanya cahaya yang sesuai (yang memiliki frekuensi yang lebih besar dari frekuensi

tertentu saja) yang memungkinkan lepasnya elektron dari pelat logam atau menyebabkan terjadi efek fotolistrik (yang ditandai dengan terdeteksinya arus listrik pada kawat).

Frekuensi tertentu dari cahaya dimana elektron terlepas dari permukaan logam

disebut frekuensi ambang logam. Frekuensi ini berbeda-beda untuk setiap logam dan merupakan karakteristik dari logam itu.

ketika cahaya yang digunakan dapat

menghasilkan efek fotolistrik, penambahan intensitas cahaya dibarengi pula dengan

pertambahan jumlah elektron yang terlepas dari pelat logam (yang ditandai dengan arus listrik yang bertambah besar). Tetapi, Efek fotolistrik tidak terjadi untuk cahaya dengan frekuensi yang lebih kecil dari frekuensi

ambang meskipun intensitas cahaya diperbesar.

ketika terjadi efek fotolistrik, arus listrik terdeteksi pada rangkaian kawat segera setelah cahaya yang sesuai disinari pada pelat logam. Ini berarti hampir tidak ada selang waktu elektron terbebas dari

permukaan logam setelah logam disinari cahaya.