Efek Fotolistrik
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| photoelectric effect/ˌfəʊtəʊɪˈlektrɪk ɪˈfekt/ | efek fotolistrik |
Cahaya biru melepaskan elektron — cahaya merah tidak pernah melakukannya, sehebat apapun
- Terangi logam dengan cahaya dan elektron dapat terlempar keluar. Namun ada syaratnya.
- Cahaya biru memancarkannya seketika; cahaya merah tidak melakukan apa pun — bahkan merah yang sangat terang.
- Tidak ada teori gelombang yang dapat menjelaskan hal itu. Hanya foton yang bisa.
- Inilah efek fotolistrik, bukti Einstein bahwa cahaya terdiri dari partikel.
Satu foton, satu elektron
- Cahaya menyampaikan energi dalam bentuk foton, masing-masing membawa $E = hf$.
- Untuk keluar dari logam, sebuah elektron membutuhkan satu foton dengan cukup energi dalam satu benturan.
- Foton di bawah frekuensi ambang sekadar tidak memiliki cukup energi — tidak ada elektron yang keluar.
- Di atas ambang, setiap foton menendangkan satu elektron.
Efek fotolistrik adalah bukti bahwa cahaya berperilaku sebagai:
Frekuensi ambang hanya dapat dijelaskan jika cahaya datang dalam foton.
Mengapa kecerahan tidak membantu di bawah ambang
- Jika frekuensinya terlalu rendah, bahkan sinar yang sangat terang tidak akan memancarkan elektron apa pun.
- Lebih banyak foton dengan energi terlalu sedikit tetap tidak dapat membebaskan elektron — kecerahan memberikan kuantitas, bukan kualitas.
- Di atas ambang, sinar yang lebih terang memancarkan lebih banyak elektron (lebih banyak foton), tetapi tidak yang lebih cepat.
- Hanya meningkatkan frekuensi yang memberikan setiap elektron lebih banyak energi kinetik.
Di bawah frekuensi ambang, meningkatkan kecerahan cahaya:
Di bawah ambang, setiap foton terlalu lemah — kecerahan tidak dapat membebaskan elektron.
Di atas ambang batas, sinar yang lebih terang melepaskan:
Lebih banyak foton melepaskan lebih banyak elektron; kecepatan bergantung pada frekuensi, bukan kecerahan.
Keseimbangan energi
- Sebagian energi foton digunakan untuk membebaskan elektron (fungsi kerja); sisanya menjadi energi kinetiknya.
- Dalam simbol: $hf = \phi + \text{KE}_{\text{max}}$.
- Jadi di atas ambang, frekuensi lebih tinggi → elektron terpancar lebih cepat.
- Akuntansi yang tepat ini adalah yang membuat Einstein meraih Hadiah Nobel.
Efek fotolistrik
Energi kinetik maksimum elektron yang terlempar naik secara linear dengan frekuensi cahaya, di atas ambang batas.
Di atas ambang batas, cahaya dengan frekuensi lebih tinggi melepaskan elektron dengan energi kinetik yang lebih besar.
$hf = \phi + \text{KE}_{\text{max}}$: lebih banyak energi foton menyisakan lebih banyak energi kinetik.
Energi minimum yang dibutuhkan untuk membebaskan elektron dari logam adalah fungsi ____.
Fungsi kerja $\phi$ adalah energi untuk membebaskan elektron; sisanya menjadi energi kinetik.
Pilih semua pernyataan benar tentang efek fotolistrik.
Frekuensi ambang, perilaku partikel, dan kecepatan yang ditentukan frekuensi semuanya benar. Merah terang (di bawah ambang) tidak melepaskan apa pun.
Di bawah frekuensi ambang, tidak ada elektron yang terpancar — tidak peduli seberapa terang cahayanya. Kecerahan (lebih banyak foton) tidak dapat menggantikan frekuensi (energi per foton). Teori gelombang memperkirakan cahaya terang selalu berhasil; fakta bahwa tidaknya membuktikan cahaya adalah partikel.
Cahaya ultraviolet redup memancarkan elektron dari logam, tetapi cahaya merah intens tidak. Mengapa?
- Foton UV berada di atas frekuensi ambang (cukup energi per foton), sehingga memancarkan elektron.
- Foton merah berada di bawahnya — masing-masing terlalu lemah, dan menambahnya (lebih terang) tidak membantu.
Efek fotolistrik: cahaya memancarkan elektron hanya di atas frekuensi ambang, karena energi tiba dalam bentuk foton ($E = hf$) yang harus membebaskan elektron satu per satu. Di bawah ambang, kecerahan tidak membantu; di atasnya, frekuensi lebih tinggi memberikan elektron lebih cepat ($hf = \phi + \text{KE}_{\text{max}}$). Ini membuktikan cahaya adalah partikel.