Luca Marini Coba Helm Baru AGV dengan Fitur Keren: Wingletnya Sekarang Tersedia!

wartamoro.com, Anda tentunya sudah familiar dengan salah seorang ahli fizik bernama Albert Einstein. Beliau merupakan salah satu pencetus konsep utama dalam bidang Fizik Kuantum. Kemunculan fizik kuantum ini disebabkan oleh pelbagai fenomena yang tak dapat dijelaskan melalui hukum-hukum Fizik Klasik zaman Sir Isaac Newton.

Banyak temuan Einstein sungguh menakjubkan, termasuk efek fotolistrik yang melibatkan pelemparan gelombang elektromagnetik pada sebuah logam. Mungkin Anda bertanya-tanya, sebetulnya apa definisi dari efek fotolistrik tersebut? Untuk informasi lebih lanjut tentang hal ini, baca terus ulasan berikut!

Pengertian Efek Fotolistrik

Dilansir Britannica , Efek fotolistrik adalah proses dimana partikel berbobot muatan listrik dikeluarkan dari atau didalam sebuah material ketika menerima radiasi elektromagnetik. Fenomena ini biasanya dipahami sebagai pelepasan elektron dari plat logam akibat paparan cahaya.

Semakin tinggi level eksposur cahaya, semakin banyak pula elektornya dilepaskan. Elektron-elektron ini yang lepas dari permukaan logam tersebut dapat membuat aliran listrik. Bukti konsep ini bisa diperoleh melalui pengaturan sirkuit tertutup. Arus kuat muncul akibat paparan radiasi foto yang signifikan.

Sejarah Penemuan Efek Fotolistrik

Phenomenon ini diketemukannya pertama kali pada tahun 1887 oleh Heinrich Hertz, seorang ilmuwan asal Jerman. Observasinya mengungkap bahwa ketika sebuah elektroda berbahan dasar logam terpapar dengan radiasi cahaya ultravirus, jumlah elektron didalamnya turun drastis. Namun demikian, alasan pasti dari pelepasan elektron pada bahan logam tersebut masih tak dapat dijabarkan lebih lanjut oleh Hertz.

Pada tahun 1902, penemuan tentang melepaskannya elektron dari elektroda telah ditemukan. Ilmuwan fisika bernama Lenard menyampaikan beberapa informasi penting seputar fenomena ini. Berikut beberapa poin utamanya:

1. Elektron akan melepaskan diri dari logam ketika mengalami paparan foton yang mempunyai frekuensi melampaui ambang batas frekuensi elektron itu sendiri. Proses pelepasan ini dapat terjadi asalkan frekuensi foton lebih tinggi daripada ambang batas frekuensi elektron, tak peduli seberapa kuat intensitas radiasi tersebut. Sebaliknya, bila frekuensi foton kurang dari ambang batas frekuensi elektron, maka elektornya tidak akan lepas meskipun intensitas radiasinya sangat tinggi.

2. Frekuensi fotonya akan menentukan besarnya energi kinetik yang dihasilkan oleh elektron saat dilepaskan dari permukaan logam.

3. Jumlah elektornya lepas dari permukaan logam dipengaruhi oleh kekuatan sinar foton tersebut.

Rumusan Prinsip Fotoelektrik oleh Einstein

Di tahun 1905, Albert Einstein akhirnya sukses merumuskan penjelasan lengkap tentang efek fotolistrik. Dalam papernya, ia mendetailkan sejumlah aspek dari fenomena ini, termasuk yang berikut:

1. Beberapa jenis paket energi dalam bentuk foton dikirimkan melalui radiasi. Energi dari foton ini setara dengan frekuensi-nya dan hal itu menunjukkan bahwa tingkat intensitas pada radiasi tersebut tidak akan mengubah energi foton.

2. Ukuran energi kinetik yang dihasilkan oleh elektron sejalan dengan perbedaan antara energi foton dan daya kerja atau energi penghalang logam.

Persamaan untuk energy kinetik dari sebuah elektron dinyatakan sebagai berikut:

Ekmaks = hf - hf

= hf - W

Keterangan:

Ekmaks adalah energi kinetik maksimal dari elektron (dalam Joule).

h = konstanta Planck (6,6 × 10^-34 J.s)

f = frekuensi cahaya (Hz)

f0 = frekuensi ambang batas untuk logam (Hz)

Implementasi Efect Photovoltaic Dalam Kehidupan Sehari-Hari

Di kehidupan sehari-hari, dampak fotolistrik bisa diimplementasikan dalam berbagai alat listrik, antara lain:

1. Lampu LED

   LED menjadi alat fotonik yang menggunakan radiasi foton. Inilah sebabnya mengapa pemakaian lampu LED lebih efisien dibandingkan dengan jenis lampu lainnya.

2. Kalkulator

   Dalam kalkulator terdapat sel-sel fotolistrik yang memberikan dasar untuk cara kerjanya berdasarkan efek fotolistriks. Saat menerima paparan cahaya, elektron-elektron di dalam sel-foto tersebut dilepaskan, menghasilkan energi. Inilah mekanisme yang membuat kalkulator dapat menyala.

3. Pemindai batang

   Ketika Anda sedang belanja di supermarket, tentu sudah tidak asing lagi dengan adanya mesin barcode di area kasir. Alat tersebut berguna untuk mengidentifikasi harga produk yang telah dipilih. Nantinya, petugas kasir akan menyapukan kode batang itu ke dalam scanner, sehingga informasi tentang biaya item pun langsung terlihat pada tampilan layar.

   Fungsi dari efek fotolistrik memungkinkan penggunaan perangkat barcode itu sendiri. Setiap gambar hasil pencitraan pada alat ini akan dikonversi menjadi bermacam-macam data elektronik dengan menggunakan prinsip efek fotolistrik.

Contoh Efek Fotolistrik.

SOAL 1

Ketika menjalankan percobaan untuk mendemonstrasikan adanya gelombang elektromagnetik, Heinrich Hertz mencatat bahwa elektron bisa terlepas dari permukaan bahan logam apabila logam itu dipaparkan pada cahaya yang memiliki panjang gelombang spesifik. Fenomena pelepasan elektron ini dikenali sebagai ....

a. Efek Dople

b. Efek Tynda

c. Efek Fotolistrik

d. Efek Compton

e. Efek Samping

Pembahasan:

Jawaban: C

Efek fotolistrik adalah suatu proses di mana elektron bergerak dari satu permukaan logam ke logam lain karena mendapatkan energi dari sinar cahaya.

SOAL 2

Sebuah logam dipaparkan dengan cahaya ungu yang memiliki frekuensi sebesar 1016 Hz. Apabila energi ambang dari logam tersebut hanya setengah dari energi foton pada cahaya ungu, berapa nilai energi kinetik elektron yang dilepaskan?

Diketahui :

f = 1016 Hz

W0 = ½ E

Ditanya: EKmaks =…?

Jawaban

Agar dapat menghitung energi kinetik terbesarnya,gunakan rumus di bawah ini.

EKmaks = hf - W0

= hf - ½  hf

= ½ hf

= ½ (6,6 × 10^-34 (10^16)

= 3,3 x 10^-18 J

SOAL 3

Sebuah permukaan logam dipapar sinar dengan intensitas dan frekuensi tertentu yang mengakibkan fenomena efek fotoelistriks. Apabila intensitas paparan tersebut dikurangi hingga menjadi seperempat dari nilai awalnya, maka energi kinetik maksimal dari elektron akan ....

a. 1/16 dari mula-mula

b. ¼ dari mula-mula

c. Tidak berubah

d. 2 kali mula-mula

e. 4 kali mula-mula

Pembahasan:

Jawaban: C

Energi kinetik terbesar ialah hasil pengurangan antara energi foton dengan energi ambang. Kekuatan sinaran tidak berperan dalam pemindahan elektron; justru frekuensi cahaya lah yang menentukan hal tersebut.

SOAL 4

Suatu logam mempunyai frekuensi ambang sebesar 2,4 × 10^16 Hz. Kemudian, logam itu dipaparkan oleh gelombang elektromagnetik dengan frekuensi 3,2 × 10^16 Hz. Hitunglah berapa energi kinetik elektron yang terlepas dari permukaan logam tersebut!

Diketahui :

f = 3,2 × 10^16 Hertz

f0 = 2,4 × 10^16 Hertz

h = 6,6 × 10^-34 Joule.detik

Ditanya: Ekmaks = …?

Jawaban

Energi kinetik terbesar yang dapat dimiliki elektron setelah melepaskan diri dari permukaan logam dapat dihitung menggunakan persamaan berikut.

Ekmaks = hf - hf0

= h (f - f0)

= ( 6,6 × 10⁻³⁴ ) ( 3,2 × 10¹⁶ )

= 5,28 × 10^-18 J

Oleh karena itu, energi maksimal yang dapat dilepaskan oleh elektron saat terlepas dari permukaan logam tersebut adalah 5,28 × 10^-19 Joules.

Berikutnya adalah penjelasan tentang definisi Efek Fotolistrik, asal-usulnya, formula matematis, aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari, serta beberapa contoh soal terkait efek fotolistrik. Selamat belajar dengan harapan informasi ini akan sangat berguna untuk Anda.