Contoh Soal Efek Fotolistrik dan Pembahasanya

Contoh Soal Efek Fotolistrik dan Pembahasanya

Berikut di bawah ini adalah contoh-contoh soal efek fotolistrik dan pembahasanya yang bermanfaat untuk mempelajari dan menambah pemahaman tentang materi efek fotolistrik.

1. Suatu logam tertentu mempunyai fungsi kerja sebesar 3,8 eV bila e = 1,6 x 10^-19 Coulomb dan h= 6,6 x 10^-34 Js, maka besar frekuensi ambang logam itu adalah ....

 Jawab

Prinsip utama dalam peristiwa efek fotolistrik adalah energi cahaya (foton ) yang dipakai untuk menyinari sebuah permukaan logam akan sama dengan fungsi keja logam ditambah energi kinetik seperti tertulis dalam persamaan di bawah ini

Kita rubah besaran paket energi cahaya atau sering disebut foton E adalah perkalian antara konstanta Planck dengan frekuensi cahaya, E₀ adalah energi ambang logam yang besarnya bisa digantikan menjadi konstanta Planck digali dengan frekuensi ambang logam, Ek adalah besar energi kinetik sama dengan setengah massa elektron dikali kecepatan kuadrat elektron yang bergerak. Persamaanya menjadi persamaan yang tertulis di bawah ini

Karena yang ditanyakan apada soal adalah besar frekuensi ambang, maka kita cukup menggunakan bagian energi ambangnya saja yaitu

Satuan energi pada soal nomor satu ini dinyatakan dalam ev , satuan ini harus dirubah dulu menjadi Joule, besar energi ambang ${{E}_{0}}$ = 3,8 eV harus dikali dengan 1,6 x 10^-19  supaya satuannya bisa berubah menjadi Joule,

Pada soal telah diketahui besar fungsi kerja logamnya atau besar energi ambangnya, maka frekuensi ambangnya bisa dihitung  besar energi ambang dibagi konstanta Planck yaitu

Setelah melakukan perhitungan, maka besar frekuensi ambangya adalah

2. Jika sinar ungu frekuensi 10¹⁶ Hz dijatuhkan pada permukaan logam yang mempunyai energi ambang 4/5 kali kuanta energi sinar ungu dan jika tetapan planck = 6,6 x 10^-34 Js, maka energi kinetik elektron yang lepas ....

 Jawab

Kita akan gunakan kembali prinsip utama peristiwa efek fotolistrik yaitu paket energi cahaya yang dipakai untuk menyinari logam sama dengan besar energi ambang logam ditambah dengan energi kinetik elektron yang bergerak, seperti tertulis pada persamaan di bawah ini

Karena yang mau kita hitung adalah besar energi kinetik persamaan di atas  bisa kita rubah menjadi Energi kinetik elektron sama dengan besar paket energi cahaya foton dikurangi besar energi ambang logam yang disinari oleh cahaya.

Pada soal tertulis energi ambang sama dengan (4/5) energi kuanta sinar unggu maka energi ambang bisa di subtitusi menjadi

Sehingga besar energi kinetik elektron yang bergerak akan sama dengan satu perlima besar paket energi cahaya yang digunakan untuk menyinari logam

Kita bisa ganti besar paket energi cahaya  konstanta Planck dikali frekuensi E = hf.

Setelah melakukan perhitungan, maka besar energi kinetik elektron yang lepas adalah

 3.

 

Gambar di atas adalah grafik hubungan EK (energi kinetik maksimum) fotoelektron terhadap f (frekuensi) sinar yang digunakan pada efek fotolistrik. Nilai p pada grafik tersebut adalah .... Joule

Jawab

Pada soal ini kita diuji pemahaman membaca grafik pada peristiwa efek fotolistrik, kita bisa gunakan rumus energi kinetik pada peristiwa efek fotolistrik besar energi kinetik sama dengan besar paket energi cahaya foton dikurangi besar energi ambang logam, seperti tertulis pada persamaan di bawah ini.

Persamaan di atas juga harus dirubah menjadi persamaan yang tergantung pada besaran frekuensi, karena pada grafik yang tercantum pada soal fungsi energi kinetik tergamtung pada besaran frekuensi. Kita ganti E = hf  yang merupakan besar paket energi cahaya, kemudian kita ganti E₀ = hf₀ sehingga persamaannya menjadi

Pada grafik terbaca besar frekuensi cahaya dan besar frekuensi ambang logam bisa kita subtitusikan pada persamaan

Besar energi kinetik elektron atau nilai P pada grafik adalah

4. Frekuensi ambang sebuah logam adalah 5,4 x 10¹⁴ Hz. Besarnya potensial penghenti dalam volt bagi logam saat disinari dengan cahaya yang frekuensinya 6,0 x 10¹⁴ Hz adalah ....

Jawab

Potensial henti adalah besar potensial untuk menghentikan elektron supaya tidak terlepas dari logam yang dikenai oleh foton, maka prinsipnya berarti energi listrik sama dengan energi kinetik tertulis pada persamaan di bawah

Besaran e adalah muatan elektron. dari sini kita bisa menentukan besar potensial untuk menghentikan elektron supaya tidak terlepas dari permuakan logam.

Besar potensial henti elektron pada soal efek fotolistrik ini adalah

5. Panjang gelombang ambang sebuah logam adalah 500 nm disinari oleh cahaya berpanjang gelombang 200 nm, maka besar energi kinetik elektron yang keluar dari logam adalah .... ( besar konstanta Planck h = 6,6 x 10^-34 Js.)

Jawab

Pada soal ini diketahui panjang gelombang cahaya dan panjang gelombang ambang, disini  kita harus mengubah frekuensi dengan kecepatan cahaya dibadi panjang gelombang

Subtitusi frekuensi dengan kecepatan cahaya dibagi panjang gelombang

Atau bentuk persamaannya bisa disedrhanakan menjadi

Panjang gelombang pada soal diketahui bersatuan nanometer harus dirubah menjadi meter

Selanjutnya lakukan perhitungan matematika

Besar nergi kinetik elektron pada soal efek fotolistrik ini adalah