Memahami Efek Fotolistrik: Contoh Soal dan Pembahasan Lengkap

2025-02-17 Edukasi by admin
Memahami Efek Fotolistrik: Contoh Soal dan Pembahasan Lengkap

Oke, siap! Berikut adalah artikel tentang contoh soal efek fotolistrik yang dioptimalkan SEO dengan struktur dan elemen yang diminta:

Pernahkah Anda bertanya-tanya bagaimana cahaya bisa menghasilkan listrik? Efek fotolistrik adalah jawabannya! Artikel ini akan membahas contoh soal efek fotolistrik secara mendalam, lengkap dengan pembahasan yang mudah dipahami. Mari kita selami lebih jauh fenomena fisika yang menarik ini.

Apa Itu Efek Fotolistrik?

Efek fotolistrik adalah fenomena fisika di mana elektron terpancar dari permukaan suatu material (biasanya logam) ketika disinari oleh cahaya (foton) dengan frekuensi tertentu. Efek ini mendemonstrasikan sifat partikel cahaya dan merupakan dasar penting dalam pengembangan teknologi modern, seperti sel surya.

Konsep Dasar Efek Fotolistrik yang Perlu Diketahui

Sebelum kita membahas contoh soal efek fotolistrik, ada beberapa konsep dasar yang perlu dipahami:

    1. Foton: Cahaya terdiri dari paket-paket energi yang disebut foton. Energi foton sebanding dengan frekuensi cahaya.

    2. Fungsi Kerja (Φ): Energi minimum yang diperlukan elektron untuk keluar dari permukaan logam.

    3. Energi Kinetik (EK): Energi yang dimiliki elektron yang terpancar setelah melewati fungsi kerja logam.

    4. Frekuensi Ambang (f₀): Frekuensi minimum cahaya yang diperlukan untuk memancarkan elektron.

    5. Persamaan Efek Fotolistrik Einstein: EK = hf - Φ, di mana h adalah konstanta Planck (6.626 x 10⁻³⁴ Js), f adalah frekuensi cahaya, dan Φ adalah fungsi kerja.

      6. Contoh Soal Efek Fotolistrik dan Pembahasan

      Mari kita lihat beberapa contoh soal efek fotolistrik beserta pembahasannya untuk memperdalam pemahaman Anda:

      Contoh Soal 1:

      Sebuah permukaan logam disinari dengan cahaya yang memiliki panjang gelombang 400 nm. Fungsi kerja logam tersebut adalah 2 eV. Hitunglah energi kinetik maksimum elektron yang terpancar. (1 eV = 1.6 x 10⁻¹⁹ J)

      Pembahasan:

    6. Konversi Panjang Gelombang ke Frekuensi:

      7. * c = λf (c = kecepatan cahaya = 3 x 10⁸ m/s, λ = panjang gelombang)

      * f = c / λ = (3 x 10⁸ m/s) / (400 x 10⁻⁹ m) = 7.5 x 10¹⁴ Hz

    7. Konversi Fungsi Kerja ke Joule:

      8. * Φ = 2 eV = 2 x 1.6 x 10⁻¹⁹ J = 3.2 x 10⁻¹⁹ J

    8. Hitung Energi Kinetik Maksimum:

      9. * EK = hf - Φ = (6.626 x 10⁻³⁴ Js) (7.5 x 10¹⁴ Hz) - 3.2 x 10⁻¹⁹ J

      * EK = 4.9695 x 10⁻¹⁹ J - 3.2 x 10⁻¹⁹ J = 1.7695 x 10⁻¹⁹ J

      Jadi, energi kinetik maksimum elektron yang terpancar adalah 1.7695 x 10⁻¹⁹ J.

      Contoh Soal 2:

      Logam natrium memiliki fungsi kerja 2.3 eV. Berapakah frekuensi ambang cahaya yang dapat menyebabkan efek fotolistrik pada natrium?

      Pembahasan:

    9. Menggunakan Persamaan:

      10. * Φ = hf₀

    10. Mencari Frekuensi Ambang:

      11. * f₀ = Φ/h

      f₀ = (2.3 eV 1.602 x 10⁻¹⁹ J/eV) / (6.626 x 10⁻³⁴ Js)

      * f₀ ≈ 5.55 x 10¹⁴ Hz

      Jadi, frekuensi ambang cahaya untuk natrium adalah sekitar 5.55 x 10¹⁴ Hz.

      Contoh Soal 3:

      Sebuah logam disinari dengan cahaya ultraviolet. Potensial penghenti (stopping potential) yang diperlukan untuk menghentikan elektron yang dipancarkan adalah 1.5 V. Hitung energi kinetik maksimum elektron yang terpancar.

      Pembahasan:

      Energi kinetik maksimum elektron yang terpancar sama dengan energi yang diperlukan untuk menghentikan elektron dengan potensial penghenti.

    11. EK = eVₛ (e = muatan elektron = 1.6 x 10⁻¹⁹ C, Vₛ = potensial penghenti)

    12. EK = (1.6 x 10⁻¹⁹ C) (1.5 V) = 2.4 x 10⁻¹⁹ J

      13. Jadi, energi kinetik maksimum elektron yang terpancar adalah 2.4 x 10⁻¹⁹ J.

      Aplikasi Efek Fotolistrik dalam Kehidupan Sehari-hari

      Efek fotolistrik memiliki banyak aplikasi praktis, di antaranya:

    13. Sel Surya: Mengubah energi cahaya matahari menjadi energi listrik.

    14. Sensor Cahaya: Digunakan dalam berbagai perangkat elektronik, seperti kamera dan sistem keamanan.

    15. Fotomultiplier Tube (PMT): Mendeteksi cahaya yang sangat lemah, digunakan dalam penelitian ilmiah.

    16. Mesin Fotokopi: Membantu dalam proses penggandaan dokumen.

Tanya Jawab (FAQ) Mengenai Efek Fotolistrik

T: Apa yang terjadi jika frekuensi cahaya di bawah frekuensi ambang?

J: Jika frekuensi cahaya di bawah frekuensi ambang, tidak ada elektron yang akan terpancar, berapapun intensitas cahayanya.

T: Bagaimana intensitas cahaya mempengaruhi efek fotolistrik?

J: Intensitas cahaya mempengaruhi jumlah elektron yang terpancar (arus fotolistrik). Semakin tinggi intensitas cahaya, semakin banyak elektron yang terpancar. Namun, intensitas tidak mempengaruhi energi kinetik maksimum elektron yang terpancar.

T: Apa yang dimaksud dengan potensial penghenti (stopping potential)?

J: Potensial penghenti adalah tegangan negatif yang diperlukan untuk menghentikan elektron yang terpancar dalam efek fotolistrik. Nilai potensial penghenti berkaitan langsung dengan energi kinetik maksimum elektron.

Kesimpulan

Memahami contoh soal efek fotolistrik sangat penting untuk menguasai konsep ini. Dengan memahami konsep dasar dan berlatih mengerjakan soal, Anda akan lebih mudah memahami aplikasi efek fotolistrik dalam teknologi modern. Jangan ragu untuk terus belajar dan mengeksplorasi lebih jauh tentang dunia fisika yang menakjubkan ini!

Related Post