Teori Kuantum Max Planck Efek Fotolistrik

230 Fisika untuk SMAMA kelas XII daerah frekuensi yang rendah atau panjang gelombang yang panjang sehingga yang sesuai dengan hasil percobaan radiasi benda hitam adalah hukum pergeseran Wien.

D. Teori Kuantum Max Planck

Max Planck mendapatkan fakta bahwa rumus Wien cocok untuk radiasi benda hitam, jika dilakukan pengembangan secara teoretis. Planck juga berhasil memperbaiki teori Rayleight-Jeans yang akhirnya akan sesuai dengan spek- trum radiasi benda hitam. Menurut Planck, energi meru- pakan paket-paket energi yang disebut dengan kuanta, dapat dikatakan pula bahwa energi bersifat diskret. Energi gelombang elektromagnetik dalam benda hitam dirumus- kan dengan: dengan: E = energi joule h = konstanta Planck 6,63 × 10 -34 joule sekon f = frekuensi Hz n = jumlah kuanta Menurut Max Planck, cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang merupakan kuanta yang bergerak dengan kecepatan cahaya. Kuanta-kuanta tersebut dinama- kan dengan foton. Foton memiliki dua sifat, yaitu sebagai gelombang dan sebagai partikel.

E. Efek Fotolistrik

Efek fotolistrik dijelaskan oleh Einstein sebagai berikut. Pada sebuah tabung hampa yang dilengkapi dengan dua buah elektrode, yaitu anode dan katode, kemu- dian dihubungkan dengan sumber tegangan searah DC. Meskipun dengan tegangan yang digunakan adalah kecil, tetap terdapat aliran arus pada rangkaian. Jika tegangan antara elektrode dalam tabung diperbesar, maka arus yang mengalir pada rangkaian akan meningkat. Akan tetapi Di unduh dari : Bukupaket.com 231 Radiasi Benda Hitam peningkatan arus tersebut tidak berlangsung terus. Sampai pada tegangan tertentu, arus akan bernilai konstan yang disebut dengan arus jenuh. Jika tabung tersebut dikenai cahaya, maka arus akan bertambah, karena cahaya memi- liki energi yang mampu menumbuk dan mengeluarkan elektron dari katode sehingga elektron mengalir menuju ke anode menjadi arus listrik. Jika intensitas cahayanya dilipatduakan maka arus konstan pun akan tambah menjadi dua kali. Jika sumber tegangan dibalik maka arus yang tadinya konstan akan berangsur-angsur menurun seiring dengan kenaikan tegangan, sampai pada akhirnya tidak mengalir. Tidak adanya arus listrik tersebut terjadi pada frekuensi tertentu f yang disebut frekuensi ambang. Percobaan tersebut menunjukkan bahwa cahaya berper- an membantu melepaskan elektron dari permukaan logam. Energi kinetik maksimum elektron yang lepas tidak bergan- tung pada intensitas cahaya yang mengenai logam, tetapi bergantung pada frekuensi cahaya yang mengenainya. Robert A. Millikan melakukan percobaan dengan mengubah-ubah frekuensi cahaya yang digunakan. Dari percobaannya, diperoleh gerak di samping. Dari perco- baan itu dapat disimpulkan bahwa fotoelektron hanya bergantung pada frekuensi foton yang mengenainya dan pada setiap bahan frekuensi ambangnya f akan berbeda- beda. Albert Einstein menerangkan tentang fotoelektron dengan menggunakan hipotesis dari Max Planck, yaitu ca- haya merupakan paket-paket energi foton yang besarnya E= hf . Setiap elektron foto hanya mampu menangkap satu foton. Energi foton digunakan untuk melepaskan elektron dari permukaan logam, dan sisa energinya digunakan un- tuk bergerak atau sebagai energi kinetik. Dari hipotesis itu dapat dirumuskan: E = W + E k dengan: E : energi foton W : energi ambang elektron E k : energi kinetik elektron Penjelasan dari Einstein memperkuat hipotesis Planck bahwa cahaya merambat dalam bentuk paket-paket energi yang disebut dengan foton. Cahaya bersifat sebagai partikel Gambar 5.5 Grafik hubungan antara v dan f . V f Arus Di unduh dari : Bukupaket.com 232 Fisika untuk SMAMA kelas XII dan sebagai gelombang karena cahaya juga melakukan per- istiwa interferensi, difraksi, dan polarisasi. Selain itu, cahaya juga termasuk salah satu gelombang elektromagnetik. Daya Tembus Gelombang Elektromagnetik pada Berbagai Bahan Alat dan Bahan: • LDR sebagai pengganti tabung efek foto listrik • baterai • lampu • resistor • resistor variabel • pembangkit listrik • amperemeter dan voltmeter • pemutus arus Langkah-Langkah Eksperimen: 1. Coba Anda sediakan alat dan bahan seperti gambar di atas. 2. Rangkaikan model alat efek foto listrik sesuai dengan gambar 1. Model sama dengan model luks meter. Masukkan rangkaian ini pada kotak tanpa cahaya. 3. Rangkaikan model alat pembangkit cahaya dengan lampu yang dapat diubah kuat pencahyaannya. Rangkaian ini sesuai dengan gambar desain gambar 2. Lampu pembangkit cahaya masuk ke dalam kotak sehingga dapat mencahayai LDR. 4. Dalam kondisi rangkaian pembangkit cahaya off atau kondisi tanpa cahaya catatlah harga yang ditunjukkan oleh amperemeter I LDR . 5. Tempatkan tahanan variabel pada posisi maksimum dan on-kan saklar, amati dan ukur harga amperemeter I LDR , amperemeter I chy , dan voltmeter V chy . 6. Geser resistor variabel hingga harga tahanan lebih kecil amati dan ukur harga amperemetr ILDR, amperemter I chy , dan voltmeter V chy . Eksperimen 5.1 Gambar 5.6 Di unduh dari : Bukupaket.com 233 Radiasi Benda Hitam 7. Ulangi langkah 6 untuk harga resistor variabel menjadi semakin kecil. 8. Catatlah data yang diperoleh pada tabel ya ng tersedia. 9. Gambarkan grafik hubungan antara I LDR dengan V chy . 10. Apa yang dapat disimpulkan dari eksperimen ini. Baterai aki Hambatan variabel Voltmeter Ampermeter Kotak LDR Lampu No I chy V chy I LDR Keterangan

F. Efek Compton