Efek Fotolistrik

Efek fotolistrik merupakan suatu fenomena terlepasnya elektron dari permukaan logam ketika logam tersebut dikenai cahaya. Elektron yang terlepas ini disebut dengan foto elektron. Fenomena ini ditemukan oleh Hertz pada tahun 1887 dan kemudian dikaji lanjut oleh Lenard pada tahun 1900.

eksperimen fotolistrik

Eksperimen fotolistrik, dimana cahaya sebagai foton berenergi hv diarahkan pada sebuah permukaan logam yang berada dalam sebuah tabung hampa, dan sebagai akibatnya electron-elektron dipancarkan dari permukaan ini memperoleh
energy besarnya K, seperti yang dilihatkan pada Gambar 3.1. Frekuensi cahaya v dan intensitas cahaya I, tegangan balik retarding voltage, V, dan bahan emitter dapat divariasi. Jika energy electron-elektron cukup tinggi mereka akan mampu mengatasi tegangan balik V sehingga akan berhasil mencapai kolektor dan diamati sebagai I dalam ammeter A. Untuk dapat mencapai kolektor, elektron-elektron harus memiliki energi kinetik yang sama dengan atau lebih besar dari pada energi  potensial listrik yang   harus mereka peroleh dalam perjalanan emiter ke kolektor, yakni : 

         K_(mak) ³ eV     

                                                                                       

        ½ m_ev² ³ eV

Jika  energi  elektron  lebih  kecil  dari  nilai  ini,  elektron  akan   ditolak kembali sebelum mencapai kolektor sehingga  tidak akan terekam  sebagai arus. Pada tahun 1905, Einsten mengatakan bahwa hasil percobaan ini dapat dijelaskan jika energi cahaya tidak didistribusikan secara kontinu di ruang, tetapi terkuantisasi dalam partikel kecil yang disebut foton. Energi setiap foton itu besarnya hv, dengan  v adalah frekuensi dan h adalah tetapan Planck. Energi fotoelektron hanya bergantung pada frekwensi  cahaya  yang digunakan. Energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron-elektron yang terikat paling lemah disebut fungsi kerja (work function) hn_o bahan .

Energi kinetik fotoelektron maksimum  (Kmaks)

K_maks  = h (n  -  n_o)  ,                               

   = hn  - hn_o                                                                                                                                                                           

dikaitkan dengan teori kuantum cahaya :

  E  = h n                                   

Keterangan

  hn_o      =   Energi ambang untuk melepaskan elektron dari  dari permukaan  logam

  K_maks   =   Energi elektron maksimum (energy kinetik)

      hn   =  Energi kuantum cahaya.

Maka:   

                  h n  = K + hn_o                                                         

Energi kuantum = energi elektron   +  fungsi kerja permukaan