Calonpendidik.com – Pada kesempatan kali ini kami berbagi laporan efek fotolistrik fisika modern yang dapat teman-teman jadikan referensi atau sebagai contoh pembuatan laporan. Efek fotolistrik merupakan materi fisika modern pada tingkatan perkualiahan khususnya jurusan fisika.
Laporan efek fotolistrik ini memiliki susunan latar belakang, tujuan, rumusan masalah, definisi operasional, prinsip, hasil pengamatan dan lain sebagainya.
Latar Belakang Laporan Efek Fotolistrik
Dalam kehidupan sehari-hari, kita tidak dapat terlepas dari pemanfaatan terhadap cahaya matahari sebagai tenaga energi listrik yang bisa kita sebut sebabagi sel surya. Kita ketahui bahwa sel surya tersebut merupakan manfaat dari efek fotolistrik. Dimana, efek ini dapat terjadi ketika sinar radiasi UV matahari jatuh ke permukaan suatau benda tertentu. Cahaya tersebutlah akan mendorong elektron-elektron keluar dari benda tersebut yang jumlah elektronya dapat diukur dengan menggunakan alat meteran listrik.
Konsep seperti ini tidak secara otomatis ditemukan, akan tetapi memiliki banyak proses yang mewarnai perjalanan konsep ini dari perbedaan pendapat oleh ilmuwan khususnya fisika, sehingga mendapatkan definisi mengenai cahaya ini yaitu cahaya sebagai gelombang dan cahaya sebagai partikel.
Akan tetapi, pemahaman cahaya sebagai gelombang berhasil diaplikasikan sekitar akhir abad ke-19, terdapat beberapa percobaan yang dilakukan untuk memastikan apakah benar adanya bahwa cahaya sebagai gelombang. Sehingga pada tahun 1888 seorang ilmuwan bernama Hallwachs mengamati bahwa suatu keping logam Zn yang mula-mula positif tidak akan kehilangan muatannya. Selain itu ia juga mengamati bahwa satu keping logam netral akan bernilai positif jika disinari oleh cahaya.
Dari penjelasan, dapat di tarik sebuah kesimpulan bahwa cahaya atau sinar akan mendesak keluaranya muaatan listrik negatif dari permukaan logam yang netral. Sehingga munculah istilah efek fotolistrik. Sehingga pada abad ke-17 beberapa ilmuwan mengamati kembali mengenai apa sebenarnya cahaya tersebut. Sehingga mereka mendapatkan dan yakin bahwa cahaya tersebut merupakan partikel-partikel yang berukuran kecil, akan tetapi pernyataan ini belum kuat adanya bukti untuk membenarkan perndapat tersebut. Maka dari itu, konsep dari efek fotolistrik ini, sangatlah diperlukan.
Tujuan Prakikum Laporan Efek Fotolistrik
Percobaan ini bertujuan untuk :
- Mengamati perilaku cahaya sebagai partikel menurut teori Kuantum.
- Menentukan kontanta Planck
Rumusan Masalah Laporan Efek Fotolistrik
- Bagaimana perilaku cahaya sebagai partikel menurut teori Kuantum ?
- Berapa besar konstanta Planck ?
Definsi Oprasional Variabel Laporan Efek Fotolistrik
Kegiatan 1 :
Variabel Manipulasi :
- Jarak adalah perubahan lintasan tempuh yang digunakan pada saat menyimpan sumber cahaya yang akan mengenai filter biru dengan satuan cm.
- Tegangan penghalang adalah besar beda potensial yang diberikan pada sebuah muatan untuk mengentahui apakah ada muatan yang melampaui batas besar beda potensialnya dengan mengetahui arus yang mengalir dna dengan satuan Volt (v).
- Intensitas cahaya adalah pengukuran daya yang dipancarkan oleh sinar atau cahaya dengan jarak yang ingin di gunakan.
Variabel Kontrol :
- Filter Biru adalah filter yang berwarna biru dengan anjang gelombang 460 nm.
- Kuat Arus adalah besarnya arus yang mengukur adanya tengangn penghenti dengan satuan Ampere (A).
Variabel Respon :
- Tegangan penghenti adalah besar beda potensial yang digunakan untuk menurunkan nilai arus sampai nilai nol dan dengan satuan Volt (v).
Kegiatan 2:
Variabel Manipulasi :
- Filter adalah filter warna yang digunakan pasa percobaan yang terdiri dari 6 warna yaitu merah, jingga, kuning, hijau, dan biru.
Variabel Kontrol :
- Panjang Gelombang adalah sebuah jarak selang waktu yang di miliki oleh setiap filter yang digunakan.
- Frekuensi Gelombang adalah besarnya frekuensi untuk setiap spektrum warna yang nilainya sudah diketahui dan dinyatakan dalam satuan Hz.
Variabel Respon :
- Tegangan Penghenti adalah besar beda potensial yang digunakan untuk menurunkan nilai arus sampai nilai nol dan dengan satuan Volt (v).
Perinsip Kerja Laporan Efek Fotolistrik
Sumber cahaya di nyalakan sehingga cahaya akan mengarah pada filter warna yang berada pada jendela tabung. Cahaya akan menembus filter warna tersebut dan akan menyinari plat logam yang berada di dalamnya. Plat logam yang disinari adalah plat logam katoda. Logam katoda tersebut menerima sinar yang datang dari filter dengan panjang gelombang yang berbeda-beda tergantung warna filter yang digunakan.
Saat logam katoda di sinari, maka elektron yang berada di logam tersebut akan bertumbuk dengan partikel cahaya dan menyerap energi kinetik dari partikel cahaya tersebut. Setelah energi kinentik yang diserap cukup untuk elektron lepas dari logam, maka elektron akan mengarah pada logam anoda. Ketika terdapat elektron yang terlepas dna bergerak ke anoda, maka kuat arus akan terbaca di perangkat pengukuran. Lalu, berikan tegangan penghenti dan arus perlaham ke posisi nol. Dan berikan tegangan tegangan penghalang V>Vs, V<Vs dan V=Vs, kemudian di perhatikan adakah arus yang mengalir.
Hasil Pengamatan Laporan Efek Fotolistrik
Tabel 4.2 Hasil Pengamatan Pengaruh Panjang Gelombang Terhadap Potensial Penghetin
| Filter Warna | Panjang gelombang (nm) | Frekuensi (x Hz) | Potensial Penghenti (Volt) |
| Merah | 635 | 4,72 | │0,27±0,01│ |
| Jingga | 570 | 5,26 | │0,57±0,01│ |
| Kuning | 540 | 5,55 | │0,69±0,01│ |
| Hijau | 500 | 6,00 | │0,89±0,01│ |
| Biu | 460 | 6,52 | │0,96±0,01│ |
Analisis Data Laporan Efek Fotolistrik
Intensitas cahaya sangat berpengaruh terhadap arus fotoelektrik yang terbentuk. Ini disebabkan karena intensitas cahaya ini menunjukan besar atau kecilnya cacah foton. Kenaikan intensitas cahaya ini menunjukan kenaiakan cacah foton yang membentur permukana logamnya, akibatnya semakin besar intensitas cahayanya, maka akan semakin besar pula arus fotoelektrik yang dihasilkan.
Jika intensitasnya diperbesar, maka energi kinetik yang dihasilkan akan tetap jika intensitas cahaya diturunkan. Ini disebabkan karena cahaya yang digunakan adalah cahaya sebagai partikel. Sebab semua fotoelektron memiliki energi kinetik yang sama, karena semua foton akan memiliki energi kinetik yang sama pula.
Pandangan klasik
Pada saat cahaya masuk pada jendela tabung yang telah diberikan filter warna dengan panjang gelombang berbeda-beda, maka cahaya tersebut masuk bersaman dengan energi kinetik yang dibawa dan panjang gelombang dari filter tersebut. Setelah masuk, cahaya akan menabrak logam katoda dan menyalurkan energi kinetiknya pada elektron-elektron yang akan lepas, dimana elektron akan menyerap energi kinetik dalam bentuk aliran kontinu gelombang.
Sehingga ketika intensitas cahayanya di tingkatkan maka energi kinetik dari cahaya atau fotonnya juga akan meningkat dan begitupula dengan frekuensinya, dimana efek fotolistrik ini tidak dapat terjadi pada sembaragan frekuensi karena jika intensitas dari cahaya cukum besar untuk dapat mendesak elektron dari permukaan katoda. Setelah elektron menyerap energi kinetik yang cukup, maka elektron akan melepaskan dirinya dari logam tersebut. Dimana laju dari pemanaran elektron ini akan berpengaruh terhadap intensitas cahayanya dan tidka bergantung terhadap panjang gelombangnya. Saat elektron lepas dan mengarah ke logam anoda, maka akan ada arus yang terbentuk.
Model Kuantum
Pada saat sumber cahaya dinyalakan, maka secara langsung sumber cahaya akan berubah warna sesuai dengan panang gelombang nya menuju ke plat logam didalam tabung. Sumber cahaya ini membawa foton beserta juga dengan energi kinetiknya. Saat bertabrakan dengan logam katoda maka elektron yang berada pada logam katoda tersebut akan bertabrakan dengan partikel-partikel cahaya dan menyerap energi kinetik dari partikel-partikel cahaya atau foton tersebut dan foton akan kehilangan energinya. Sehingga energi yang telah diserap pada foton akan digunakan oleh elektron untuk melepaskan dirinya dari plat logam katoda menuju plat logam anoda.
Dimana intensitas cahaya ini dama sekali tidak ada pengaruhnya terhadap energi kinetik fotoelektronya sebab semua fotoelektron membawa energinya masing-masing dan sama. Sehingga jika intensitas cahayanya ditingkatkan maka energi kinetiknya akan tetap sama. Sehingga pada sata elektron terlepas dari logam katoda maka akan ada arus yang terbentuk. Ketika diberikan tegangan penghenti maka arus akan berada pada posisi nol.
Kegiatan 2:
Pembahasan Laporan Efek Fotolistrik
Efek fotolistrik adalah suatu proses pelesapan elektron dari logam katoda menuju logam anoda yang diakibatkan karena adanya tumbukan dan penyerapan energi dari partike cahaya dan elektron yang terikat pada logam. Pada percobana kali ini, kita melakuka dua kegiatan yaitu pengamatan terhadap karakteristik cahaya menurut Teori Kuantum dan menentukan pengaruh panjang gelombang terhadap potensial hentinya. Pada kegiatan pertama ini, kita hanya menggunakan satu filter saya yaitu filter biru yang memiliki panjang gelombang 460 nm.
Dimana filter biru ini adalah salah satu filter warna yang dapat dikatakan sebagai medium atau alat bantu yang memiliki panjang gelombang 460 nm dari cahaya tampak agar dapat dibedakan dengan filter-filter lainnya yang akan diletakan pada jendela tabung yang telah dilengkapi dengan logam katoda dan anoda didalamnya. Selain itu, akan ada sumber cahaya yang berfungsi sebagai sumber dari pencahayaan. Dan terdapat berbagai komponen yaitu light intensity dan lux light meter yang beguna untuk dapat memutar dan menentukan nilai dari intensitas cahaya, Voltage Adjustor yang berfungsi sebagai pemutar untuk menentukan nilai tegangan penghenti dan tegangan penghalang. Serta terdapat pula mode supply yang digunakan untuk dapat menentukan pengukuran apa yang akan di amati. Komponen tersebutlah yang digunakan pada percobaan ini.
Ketika sumber cahaya dinyalakan dan secara langsung akan menembus filter biru sehingga cahaya yang masuk juga akan berwarna biru. Ketika cahaya menabrak logam katoda yang berada di dalam tabung, seketika saja beberapa saat kemudian kuat arus pada layar terbaca, itu disebabkan karena adanya elektron yang terlepas dari permukaan logam. Setelah diberikan tegangan penghenti, arus menjadi nol dan tegangan pengehentinya menjadi 0,77 Volt dengan arus nya yaitu 0,45 dan jarak 27 cm.
Sehingga pada saat diberikan tegangan penghalang dengan kriteria V>Vs tidak terdapat arus yang tebentuk, dan pada saat keriteria kedua V<Vs maka terdapat arus yang terbentuk dan keriteria ketiga V=Vs ternyata tidak terdapat arus yang terbentuk. Untuk data kedua dengan arus adalah 0,50 yang mana lebih dari kuat intensitas pertama dan tegangan Vs = 0,77 Volt dengan jarak 23 cm ternyata sama halnya bila di berikan kriteria seperti pada data pertama, arusnya di kurangi lagi menjadi 0,29 dan tegangan penghenti yang terukur yaitu 0,67 Volt, dan ketika diberikan tegangan penghalang dengan kriteria yang sama maka akan mendapatkan hasil yang sama.
Secara teori, jika tegangan penghalangan memiliki nilai yang lebih kecil dari pada tegangan penghentinya, maka masih ada saja elektron yang melewati pemnghalang tersebut dan kuat aruspun masih terbaca. Dan jika tegangan penghalangnya lebih atau sama dengan tegangan penghentinya, maka tidak akan ada kemungkinan elektron dapat terlepas dari penghalang teserbut, sehingga kuat arus tidak dapat terbaca atau tidak mengalir.
Untuk intensitasnya tidak mempengaruhi tegangan penghentinya. Sebab seberapapun naik dan turunnya intensitas cahaya maka tegangan penghentinya akan sama, tetapi karena dalam percobaan sumber cahayanya kurang baik maka, mendapatkan nilai pengukuran yang kurang baik pula dan jarak yang digunakan berpengaruh terhadap data , dimana untuk data pertama dan kedua intensitas berubah dan tegangan pengehntinya tidak berubah kemudian untuk data ketiga dari percobaan ini, dimana jarak yang dekat membuat intensitas mengecil begitupula dengan tegangan penghentinya sehingga dapat dikatakan bahwa jarak dapat mempengaruhi besar kecilnya pengukuran intensitas.
Kesimpulan Laporan Efek Fotolistrik
Ketika pada percobaan diberikan tegangan penghenti maka arus tidak akan mengalir, apabila diberikan tegangan penghalang maka bisa saja ada arus yang mengalir. Jika tegangan penghalang lebih besar dan sama dengan tegangan penghenti maka tidak akan terdapat arus yang mengalir akan tetapi jika tengan penghalang lebih kecil dibanding dengan tegangan penghenti maka ada arus yang mengalir. Arus yang mengalir sangat berpengaruh terhadap intensitas sumber cahayanya, semakin besar intensitasnya maka akan semakin besar pula arus yang mengalir.
Untuk menentukan konstanta Planck, kita dapat menggunakan kemiringan dari grafik Tegangan penghenti terhadap frekuensinya. Dan dimana konstanta Planck yang di peroleh pada percobaan ini adalah 6,23 x 10^-34 J.s, 5% perbedaan dari konstanta Planck secara teori, demean fungsi logam (Wo) = 1,509 eV atau 2,44 x 10-19 J.s
