Efek Fotolistrik – Pengertian, Rumus, dan Contoh Soal dengan Penjelasannya

Posted on

Efek fotolistrik merupakan sebuah ekeperimen yang dilakukan untuk mengamati fenomena radiasi pada sekitar abad ke-19. Hasil dari eksperimen tersebut menunjukkan jika cahaya yang menumbuk permukaan dapat menyebabkan elektron terlepas dari permukaan logam. Sedangkan elektron yang terlepas disebut dengan fotoelektron.

Salah satu contoh yang sering kita lihat seperti pada saat kita menyorotkan cahaya pada suatu logam, maka akan ada elektron yang keluar dari permukaan tersebut. Untuk mengetahui lebih jelas tentang efek fotolistrik, dibawah ini merupakan penjelasan tentang pengertian efek fotolistrik, rumus, dan contoh soal dengan penjelasannya.

Baca Juga : Efek Compton dan Penjelasannya

Pengertian Efek Fotolistrik

Efek fotolistrik adalah pengeluaran elektron dari suatu permukaan saat dikenai dan menyerap radiasi elektromagnetik seperti cahaya tampak dan radiasi ultraungu yang berada diatas frekuensi ambang serta tergantung dari jenis permukaan.

Pada efek fotolistrik membutuhkan foton dan energi dari beberapa elektronvolt hingga lebih dari 1 MeV unsur dengan nomor atomnya tinggi.

Studi efek fotolistrik menyebabkan langkah penting dalam memahami sifat kuantum cahaya, elektron dan mempengaruhi pembentukan konsep dualitas gelombang partikel.

Fenomena tersebut menyebabkan cahaya yang dapat mempengaruhi gerakkan muatan listrik termasuk efek fotokonduktif (Fotokonduktivitas atau fotoresistivitas), efek fotovoltaik, dan efek fotoelektrokimia.

Baca Juga : Efek Doppler dan Penjelasannya

Lebih jelasnya simak ilustrasi dibawah ini:

Pada ilustrasi diatas, efek fotolistrik dilakukan dengan menembakkan berkas cahaya pada sebuah logam E pada selubung gelas. Sebuah plat lain (Plat C) yang dipasang sejajar dengan Plat E. Keduanya dihubungkan dengan sebuah rangkaian listrik dimana terdapat ampere meter untuk membaca aliran elektron tersebut.

Berdasarkan ilustrasi diatas, menghasilkan percobaan efek fotolistrik yang terdapat beberapa hubungan didalamnya. Hubungan yang pertama yaitu hubungan arus fotolistrik dengan perbedaan potensial (voltase) diantara plat E dan C.

Jika diberikan voltase tinggi, maka nilai arus yang dihasilkan nilai maksimal atau besar. Besar nilai arus tersebut dapat ebrtambah ketika dinaikkan nilai intensitas cahaya yang mengenai plat tersebut.

Ketika besar beda potensial atau voltase semakin kecil bahkan sampai bernilai negative maka tidak ada aliran arus pada percobaan tersebut. Hal tersebut merupakan hubungan arus dan voltase pada percobaan efek fotolistrik.

Baca Juga : Cermin, Jenis dan Penjelasannya

Kegunaan Efek Fotolistrik

Efek fotolistrik merupakan dasar dari produksi energi listrik oleh radiasi matahari dan penggunaan energi-energi matahari.

Efek fotolistrik digunakan untuk pembuatan sel yang digunakan dalam pendeteksi nyala boiler dari pabrik termoelektrik besar

Efek fotolistrik digunakan dalam prinsip pengoperasian pada kamera digital dan digunakan dalam dioda fotosensitif seperti yang digunakan dalam sel fotovoltaik dan elektroskop atau elektrometer.

Rumus Efek Fotolistrik

Efek fotolistrik dapat dirumuskan dengan menggunaan persamaan matematika dibawah ini:

Rumus Energi Kinetik (Efek Fotolistrik)

Ek = e V0

Ket:
e = muatan electron (C)
V0 = potensial henti (V)

Rumus Frekuensi Ambang

f0 = ∅/h

Ket:
h = konstanta planck (Js)
∅ = fungsi kerja (eV)

Rumus Energi Kinetik (Teori Kuantum)

Ek = hf – ∅

Ek = hf – hf0

Ek = h (f-f0)

Ket:
h = konstanta planck (Js)
f = frekuensi foton (Hz)
∅ = fungsi kerja (eV)
fo =frekuensi ambang (Hz)

Baca Juga : Kelajuan, Kecepatan dan Percepatan dengan Penjelasannya

Contoh Soal Efek Fotolistrik

Sebuah logam natrium disorot dengan cahaya yang punya panjang gelombang 200 nm. Tentukan energi kinetik maksimum yang dikeluarkan fotoelektron dan besar panjang gelombang ambang buat natrium.

Dibawah ini merupakan tabel nilai fungsi kerja dari berbagai logam:

Logam (eV)
Na2.46
Al4.08
Fe4.5
Cu4.7
Zn4.31
Ag4.73
Pt6.35
Pb4.14

Diketahui

∅ = 2.46 eV

Ditanya:

  • Energi kinetik maksimum yang dikeluarkan fotoelektron?
  • Besar panjang gelombang ambang buat natrium?

jawab:

  • Energi kinetik maksimum yang dikeluarkan fotoelektron:

λ0 =c/f0
Ek = h c/λ – ∅
Ek = 1240/200 -2.46
Ek = 6.2 – 2.46
Ek = 3.74 eV

Jadi, besar energi kinetik yang dikeluarkan fotoelektron adalah 3.74 eV

  • Besar panjang gelombang ambang buat natrium:

λ0 =hc/∅
λ0 = 1240/2.46
λ0 = 504 nm

Jadi, besar panjang gelombang yang dikeluarkan natrium adalah 504 nm.

Rumus Panjang Gelombang

λ0 =c/f0 = hc/∅

Ket:
λ0 = panjang gelombang (m)
c = kecepatan cahaya (3 108 m/s)
hc = 1240 eV nm

Baca Juga : Energi Potensial dan Penjelasannya

Demikian artikel mengenai Efek Doppler dan Penjelasannya. Semoga artikel ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan anda mengenai pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam.