Efek fotolistrik ini pertama kali ditemukan dan dijelaskan oleh Heinrich Hertz pada tahun 1887.

Mengamati, kalo busur yang melompat antara 2 elektroda yang terhubung ke tegangan tinggi mencapai jarak yang lebih jauh saat diterangi dengan cahaya ultraviolet daripada saat dibiarkan dalam kegelapan.

Ingin tahu lebih lengkap tentang Efek Fotolistrik? Yuk langsung simak ulasannya berikut ini!

Pengertian Efek Fotolistrik

Efek fotolistrik itu pengeluaran elektron dari suatu permukaan saat dikenai, dan menyerap radiasi elektromagnetik (seperti cahaya tampak dan radiasi ultraungu) yang ada diatas frekuensi ambang, tergantung pada jenis permukaan.

Efek fotolistrik ini membutuhkan foton dengan energi dari beberapa elektronvolt sampai lebih dari 1 MeV unsur yang nomor atomnya tinggi.

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

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

Dualitas Gelombang Partikel

Efek fotolistrik yaitu salah satu efek fisik pertama yang mengungkapkan karakteristik dualitas gelombang-partikel dari mekanika kuantum.

Cahaya berperilaku seperti gelombang dan bisa menghasilkan interferensi dan difraksi pada percobaan celah ganda oleh Thomas Young.

Tapi, dia bertukar energi secara diam-diam dalam paket energi, foton, yang energinya bergantung pada frekuensi radiasi elektromagnetik.

Gagasan klasik tentang penyerapan radiasi elektromagnetik oleh elektron menyarankan supaya energi diserap terus – menerus.

Penjelasan tersebut ditemukan dalam buku – buku klasik seperti buku Millikan tentang Elektron atau yang ditulis oleh Compton dan Allison tentang teori dan eksperimen dengan sinar-X.

Ide  -ide tersebut dengan cepat diganti setelah penjelasan kuantum dari Albert Einstein.

Mekanisme Emisi Efek Fotolistrik

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

Dalam proses fotoemisi, kalo elektron dalam beberapa bahan menyerap energi dari satu foton dan dengan itu punya lebih banyak energi daripada fungsi kerja (energi ikat elektron) dari materi, itu dikeluarkan.

Kalo energi foton itu terlalu rendah, maka elektron tersebut gak bisa keluar dari materi.

Peningkatan intensitas sinar meningkatkan jumlah foton dalam berkas cahaya dan dengan meningkatkan jumlah elektron, tapi gak meningkatkan energi setiap elektron yang dimiliki.

Energi dari elektron yang dipancarkan gak tergantung pada intensitas cahaya yang masuk, tapi cumaa pada energi atau frekuensi foton individual. Ini adalah interaksi antara foton dan elektron terluar.

Elektron bisa menyerap energi dari foton saat disinari, tapi mereka biasanya mengikuti prinsip “semua atau tidak”.

Semua energi dari satu foton harus diserap dan dipakai buat membebaskan satu elektron dari atom yang mengikat atau energi dipancarkan kembali.

Kalo energi foton diserap, sebagian energi membebaskan elektron dari atom dan sisanya jadi energi kinetik elektron sebagai partikel bebas.

Gak ada elektron yang dilepaskan oleh radiasi dibawah frekuensi ambang, karena elektron gak dapat energi yang cukup buat mengatasi ikatan atom.

Elektron yang dipancarkan biasanya disebut fotoelektron dalam banyak buku pelajaran.

Efek fotolistrik banyak membantu panduan gelombang-partikel, dimana sistem fisika (seperti foton dalam kasus ini) bisa menunjukkan kedua sifat dan kelakuan seperti-gelombang dan seperti-partikel, sebuah konsep yang banyak dipakai oleh pencipta mekanika kuantum.

Efek fotolistrik dijelaskan secara matematis oleh Albert Einstein yang memperluas kuanta yang dikembangkan oleh Max Planck.

Berikut ini, ada beberapa hukum dari emisi fotolistrik:

• Buat logam dan radiasi tertentu, jumlah fotoelektro yang dikeluarkan berbanding lurus dengan intensitas cahaya yang dipakai.
• Buat logam tertentu, ada frekuensi minimum radiasi, dibawah frekuensi ini fotoelektron gak bisa dipancarkan.
• Diatas frekuensi tersebut, energi kinetik yang dipancarkan fotoelektron gak bergantung pada intensitas cahaya, tapi bergantung pada frekuensi cahaya.
• Perbedaan waktu dari radiasi dan pemancaran fotoelektron sangat kecil, kurang dari 10⁻⁹ detik.

Kegunaan Efek Fotolistrik

Efek fotolistrik yaitu dasar dari produksi energi listrik oleh radiasi matahari dan penggunaan energi – energi matahari.

Efek fotolistrik juga dipakai untuk pembuatan sel yang dipakai dalam pendeteksi nyala boiler dari pabrik termoelektrik besar.

Efek tersebut juga merupakan prinsip pengoperasian sensor yang dipakai dalam kamera digital dan dipakai dalam dioda fotosensitif seperti yang dipakai dalam sel fotovoltaik dan dalam elektroskop atau elektrometer.

Sekarang, bahan fotosensitif yang umum dipakai yaitu selain berasal dari tembaga (sekarang dipakai lebih sedikit), silikon, yang menghasilkan arus listrik yang lebih besar.

Rumus Efek Fotolistrik

Pada peristiwa efek fotolistrik, kamu bisa mengetahui beberapa hal atau rumus – rumus seperti dibawah ini:

1. Rumus Energi Kinetik (Efek Fotolistrik)

E_k = e V₀

Keterangan:

• e = Muatan elektron (C)
• V₀ = Potensial henti (V)

2. Rumus Frekuensi Ambang

f₀ = ∅/h

Keterangan:

• h = Konstanta planck (Js)
• ∅ = Fungsi kerja (eV)

3. Rumus Energi Kinetik (Teori Kuantum)

E_k = hf – ∅

E_k = hf – hf₀

E_k = h (f-f₀)

Keterangan:

• h = Konstanta Planck (Js)
• f = Frekuensi foton (Hz)
• ∅ = Fungsi kerja (eV)
• f₀ = Frekuensi ambang (Hz)

4. Rumus Panjang Gelombang

λ₀ =c/f₀ = hc/∅

Keterangan:

• λ₀ = Panjang gelombang (m)
• c = Kecepatan cahaya (3 10⁸ m/s)
• hc = 1240 eV nm

Contoh Soal Efek Fotolistrik

1. 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.

Jawaban:

Dibawah ini merupakan tabel nilai fungsi kerja dari berbagai logam:

Diketahui:

• ∅ = 2.46 eV

Ditanya:

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

Dijawab:

a. Energi kinetik maksimum yang dikeluarkan fotoelektron:

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

Jadi, besar energi kinetik yang dikeluarkan fotoelektron adalah 3.74 eV

b. 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.

Jadi, kesimpulan yang bisa diambil yaitu pada dasarnya efek fotolistrik mempunyai beberapa konsep dasar, seperti berikut dibawah ini:

• Energi kinetik yang dikeluarkan gak bergantung dengan intensitas cahaya yang diberikan.
• Waktu yang dibutuhkan elektron terlepas dari logam sangatlah singkat.
• Keluarnya elektron gak bergantung pada frekuensi cahaya.
• Energi kinetik maksimum bisa terjadi bergantung pada frekuensi cahaya.

Nah, itulah pembahasan lengkap tentang Efek Fotolistrik yang bisa kamu pelajari 😀