EFEK FOTOLISTRIK
Muh. Sugiarto
Laboratorium Fisika Modern
Jurusan Fisika FMIPA
Universitas Negeri Makassar
Abstrak. Efek Fotolistik adalah
satu dari gejala lepasnya elektron dari permukaan suatu benda. Bila seberkas
cahaya (yang memenuhi syarat tertentu) jatuh pada permukaan suatu benda maka
elektron-elektron pada permukaan benda itu akan terbebaskan dari ikatannya
sehingga elektron-elektron tersebut terlepas. Percobaan efek fotolistrik dirancang untuk
menentukan nilai fungsi kerja sel foto, konstanta Planck, dan tenaga
kinetik maksimum
fotoelektron. Melalui percobaan ini diperoleh nilai tetapan Planck sebesar (
. Efek foto listrik
sendiri merupakan peristiwa loncatan elektron dari suatu plat karena pegaruh
cahaya yang datang. Dimana energi kinetik elektron dapat diketahui dari
potensial penghenti
melalui hubungan
. Dengan hubungan
energi kuantum Planck dapat diperoleh nilai tetapan Planck h (
). Melalui percobaan fotolistrik dapat pula diketahui
bahwa laju pemancaran elektron dipengaruhi oleh intensitas cahaya namun tidak
terpengaruh oleh panjang gelombang cahaya yang digunakan. Energi kinetik
maksimum fotoelektron juga tidak tergantung intensitas cahaya, namun hanya
bergantung pada panjang gelombangnya, dengan frekuensi dan energi kinetik
berhubungan secara linear.
KATA KUNCI:
efek
fotolistrik,
potensial pengganti,
PENDAHULUAN
Ahli fisika Inggris
James Clerk Maxwell mengemukakan bahwa setiap
peru’bahan medan listrik akan
menghasilkan medan magnet, dan setiap perubahan
medan magnet akan memicu munculnya medan listrik. Selanjutnya
Maxwell menunjukkan bahwa
kelajuan gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa
sama dengan
kelajuan gelombang cahaya.
Akhirnya Maxwell menyimpulkan
bahwa cahaya terdiri dari gelombang elektromagnetik yang dapat
ditangkap oleh mata.
Pada pemahaman fisika klasik (sebelum abad ke-19), konsep
gelombang elektromagnetik dari cahaya belum
mendapat dukungan eksperimental. Kemudian ahli fisika Jerman
Heinrich Hertz tahun 1888 membuktikan
bahwa gelombang
elektromagnetik
benar adanya dan
berperilaku tepat seperti ramalan Maxwell.
Dalam eksperimennya, Hertz mendapati bahwa percikan sinar pada
transmi terterjadi bila cahaya
ultra ungu diarahkan pada salah satu logam. Selanjutnya,
ditemukan bahwa penyebab percikan ini adalah elektron yang
terpancar bila frekuensi cahaya cukup
tinggi. Gejala percikan elektron tersebut kemudian
dikenal dengan efek fotolistrik.
Ditinjau
dari perspektif sejarah, penemuan efek fotolistrik merupakan salah satu tonggak
sejarah kelahiran fisika kuantum. Untuk merumuskan teori yang cocok dengan
eksperimen, kita dihadapkan pada situasi dimana paham klasik yang selama
puluhan tahun diyakini sebagai paham yang benar, terpaksa harus dirombak. Paham
yang dimaksud adalah konsep cahaya sebagai gelombang tidak dirombak, fenomena
efek fotolistrik tidak dapat dijelaskan secara baik. Paham yang baru yang
mampu menjelaskan secara teoritis fenomena efek fotolistrik adalah bahwa cahaya
sebagai partikel namun demikian, munculnya paham baru ini menimbulkan polemik
baru. Penyebabnya adalah bahwa paham cahaya sebagai gelombang telah dibuktikan
kehandalannya dalam menjelaskan sejumlah besar fenomena yang berkaitan dengan
fenomena difraksi, interferensi, dan polarisasi. Sementara itu, fenomena yang
disebutkan tadi tidak dapat dijelaskan berdasarkan paham cahaya sebagai
partikel. Untuk mengatasi itu, para ahli sepakat bahwa cahaya memiliki sifat
ganda, sebagai
gelombang dan sebagai partikel. Oleh karena itu, kami mengeksperimenkan percobaan efek
fotolistrik untuk mengetahui secara mendalam tentang perilaku cahaya sebagai
partikel menurut teori kuantum dan cara menentukan kosntanta planck.
TEORI
Efek fotolistrik adalah
peristiwa terlepasnya elektron dari permukaan suatu pada saat permukaan logam
tersebut disinari cahaya (foton) yang memiliki energi lebih besar dari energi
ambang (fungsi kerja) logam. Efek fotolistrik sebenarnya telah diketahui oleh
Hertz pada tahun 1887, bahwa apabila suatu cahaya dikenakan pada logam
tertentu, maka dapat terjadi lucutan electron dari permukaan logam tersebut.
Sumbangan pemikiran dari Albert Einstein dalam masalah ini menguatkan gagasan
max planck tentang kuantisasi energi dan sekaligus membuktikan bahwa cahaya
(foton) yang mengenai logam bersifat partikel. Dengan demikian, gagasan Max
Planck yang semula masih diragukan, akhirnya dapat diterima secara luas[1].
Penjelasan menurut fisika
klasik, tentu saja didasarkan pada faham bahwa cahaya sebagai gelombang.
Menurut paham ini, sesungguhnya tidaklah mengherankan jika cahaya mampu
melepaskan `elektron
dari logam. Sebab, sebagai gelombang, cahaya membawa energy yang dapat
diberikan kepada electron sehingga electron mampu melepaskan diri dari ikatanya
dan bergerak dengan energy kinetic tertentu. Semakin besar intensitas cahaya,
semakin besar pula energy yang dapat diberikan kepada electron. Lepas tidaknya
electron akibat penyinaran ini bergantung pada cukup tidaknya energy yang
dikumpulkan electron untuk melepaskan diri dari ikatannya. Namun demikian, ada
beberapa fakta eksperimen yang tidak dapat dijelaskan oleh fisika klasik[2].
Einstein mempostulatkan
bahwa energi
yang dibawa oleh cahaya terdistribusi secara kontinu sebagaimana dinyatakan
oleh teori gelombang. Paket-paket energy ini akan tetap terlokalisir (tidak
memudar) ketika bergerak menjauhi sumbernya. Dengan demikian, paket-paket
energy ini berperilaku sebagai partikel: kehadirannya terlokalisir, artinya
pada saat tertentu akan menempati ruangan yang sangat terbatas dan tertentu.
Selanjutnya, bak partikel ini disebut foton.
Karena foton selalu bergerak dengan laju c maka menurut teori relativitas,
massa foton haruslah 0. energi foton bergantung pada frekuensinya, yaitu
