Pengamatan mengenai efek fotolistrik yang tidak dapat dijelaskan menggunakan teori fisika klasik.

Presentasi berjudul: "Pengamatan mengenai efek fotolistrik yang tidak dapat dijelaskan menggunakan teori fisika klasik."— Transcript presentasi:

1

2 Pengamatan mengenai efek fotolistrik yang tidak dapat dijelaskan menggunakan teori fisika klasik.

3 3.Millikan mengamati ternyata bahwa untuk material katoda yang berbeda ada suatu harga frekuensi (f 0 ) tertentu (frekuensi potong), ketika efek fotolistrik tidak lagi terjadi jika digunakan cahaya yang frekuensinya lebih kecil daripada frekuensi tersebut. Tidak semua cahaya yang dijatuhkan pada keping peka cahaya akan menimbulkan efek fotolistrik. Efek fotolistrik akan muncul jika frekuensi cahaya yang dijatuhkan pada material nilainya lebih besar dari frekuensi tertentu. Frekuensi minimal yang mampu menimbulkan efek fotolistrik tergantung pada jenis logam yang digunakan. Fakta eksperimental yang tidak dapat diterangkan dalam teori gelombang cahaya sebagai berikut : 1.Menurut teori gelombang, energi kinetik elektron-foto harus bertambah besar jika intensitas cahaya diperbesar. Akan tetapi, kenyataan menunjukkan bahwa energi kinetik elektron-foto E k yang besarnya ditentukan melalui pengukuran e V 0, tidak bergantung dari

4 intensitas cahaya. Menurut teori gelombang, vektor dari gelombang cahaya yang digunakan akan bertambah besar apabila intensitas ditingkatkan. Oleh adanya gaya (e.E) pada elektron, maka menurut teori gelombang, energi kinetik elektron-cahaya, E k juga bertambah jika intensitas cahaya ditingkatkan. Namun, secara eksperimental hal tersebut tidak terpenuhi. 2.Menurut teori gelombang, efek fotolistrik dapat terjadi pada sembarang frekuensi jika intensitas cahaya yang cukup besar untuk mendesak elektron dari permukaan katoda. Akan tetapi, kenyataannya efekfotolistrik akan terjadi jika frekuensi melebihi harga tertentu. Untuk logam tertentu, dibutuhkan frekuensi minimal tertentu agar dapat timbul elektron- foto. Dalam hal ini, ada suatu frekuensi potong f 0 efek fotolistrik tidak terjadi pada semua frekuensi yang lebih kecil dari f 0, walaupun intensitas cahaya yang digunakan dinaikkan setinggi-tingginya.

5 3.Menurut teori gelombang diperlukan waktu yang cukup untuk melepaskan elektron dari permukaan logam. Akan tetapi, pada kenyataannya elektron terlepas dari permukaan logam dalam waktu singkat (spontan) yaitu dari 10 -9 sekon setelah waktu penyinaran. 4.Teori gelombang tidak dapat menjelaskan mengapa energi kinetik maksimum elektron-foto bertambah jika frekuensi cahaya yang dijatuhkan pada material peka cahaya diperbesar. Teori kuantum einstein merupakan pengembangan dari postulat Planck tentang kuantitas eneergi yang dimiliki osilator. Placnk tetap memandang radiasi termal dalam rongga sebagai gejala gelombang, namun Eiknstein meluaskan konsep kuantisasi Planck untuk dapat menerangkan efekfotolistrik. Einstein mendiskripsikan bahwa apabila suatu osilator dengan energi nhf pindah ke suatu keadaan dengan energi (n-1)hf, maka osilator tersebut memancarkan suatu paket energi elektromagnetik dengan energi hf. Einstein menganggap bahwa paket energi semacam itu memiliki karakteristik sebagai berikut.

6

7 Sebuah foton yang bertumbukan dengan sebuah elektron dalam suatu logam dapat menghilang (lenyap) sambil mentransfer semua energinya pada elektron. Diperlukan energi untuk membawa elektron ke permukaan loga kemudian melepaskannya. Jadi, akan leih mudah untuk melepaskan elektron yang berapada dipermukaan logam peka cahaya daripada melepaskan elektron yang berada lebih dalam dari permukaan logam. Jika sebuah elektron sudah berada di dekat peermukaan, energi pelepasan tersebut dapat memiliki harga minimum dan disebut fungsi kerja (W). Energi yang tersisa muncul sebagai energi kinetik E k (digunakan elektron untuk bergerak). Berdasarkan hukum kekekalan energi, maka dapat dinyatakan hubungan sebgai berikut. Hf = E k + W Proses dapat digambarkan sebagai berikut: energi elektromagnetik dalam bentuk foton berenergi hf mengenai permukaan katoda kemudian diserap oleh elektron yang berada pada permukaan katoda tersebut, seluruh energi foton diserap oleh satu buah elektron, apabila energi yang terserap (sebesar hf) cukup besar maka elektron dapat meninggalkan permukaan katoda; dalam usaha ini diperlukan energi untuk mengatasi gaya-gaya dipermukaan logam (sebesar W),

8

9 Eksperimental dapat diukur melalui penentuan potensial penghenti (V 0 ), dimana berlaku E k-maks = e V 0, sehingga ditulis: Hf = e V 0 + W 0 Atau E V 0 = hf – W 0 Berdasarkan analisis tersebut, tampak adanya hubungan yang linear antara V 0 dan f, seperti yang diperoleh oleh Millikan secara eksperimental. Jadi, dengan emnganggap foton memiliki energi yang diskrit akan dapat diterangkan mengapa V 0 tidak bergantung dari intensitas cahaya. Adanya frekuensi potong (f 0 ) juga dapat dijelaskan bedasarkan teori kuantum Einstein. Jika E k-maks = 0, artinya apabila elektron meninggalkan permukaan loga dengan energi kinetik sama dengan nol, maka V 0 = 0, sehingga berlaku hubungan : Hf 0 = W 0 Persamaan tersebut merupakan kaitan antara f 0 dan W 0. Frekuensi di atas f 0 adalah frekuensi cahaya yang tepat masih daopat mendesaj elektron keluar dari permukaan logam, tetapi elektron yang terlepas tersebut memiliki energi kinetik E k = 0. Besarnya W 0 mempunyai harga

10 Yang pasti untuk setiap maerial peka cahaya. Jika datang foton dengan frekuensi f dan hf < W 0, maka foton tersebut tidak lagi mampu untuk mendesak elektron keluar dari permukaan logam. Jika hf < W 0, maka f < f 0, sehingga f 0 merupakan frekuensi potong. Oleh sebab itu, semua cahaya yang memiliki frekuensi lebih kecil dari f 0, betapapun besar intensitasnya tidak mampu menghasilkan elektron –cahaya (foto elektron). Ternayata bahwa teori kuantum Einstein dapat memberikan keterangan yang memadai tentang adanya frekuensi potong. Perlu dicatat bahwa frekuensi potong f 0 tidak dapat diterangkan dengan teori gelombang. Berdasaran hubungan antara f0 dan W0 dapat ditulisakan persamaan sebagai berikut. Ek = ef – hf 0 = h(f-f 0 ) Keterangan: Ek : energi kinetik maksimum elektron foto H : konstanta Planck f : fekuensi foton f 0 : fekuensi ambang

11

12 Jika Energi Cahaya Lebih Besar dari energi ambang elektron maka elektron akan keebihan energi sehingga elektrin akan bergerak keluar dengan kecepatan tertentu

13

14

15

16