BAB III METODE PERCOBAAN
A. ALAT DAN BAHAN
Dalam eksperimen ini digunakan alat-alat dan bahan-bahan sebagai berikut : 1. Digital Voltmeter (SE – (SE – 9589) 9589) 2. ⁄ Apparatus (AP – (AP – 9368) 9368) 3. ⁄ Apparatus Accessory Kit (AB – (AB – 9369) 9369) 4. Mercury Vapor Light Source (OS – (OS – 9286) 9286)
B. PROSEDUR KERJA
Susunan alat ”h/e apparatus” diperlihatkan seperti gambar berikut:
Pecobaan efek fotolistrik terdiri dari dua kegiatan eksperimen, yaitu: PERCOBAAN I
Percobaan ini terdiri dari dua bagian. Pada bagian A, akan dipilih dua garis spektral dari lampu mercury dan menyelidiki energi maksimum fotoelektron sebagai fungsi intensitas. Pada bagian B, akan dipilih sejumlah garis spektral lalu menyelidiki energi maksimum fotoelektron sebagai fungsi cahaya. Bagian A
1.
Mengatur h/e apparatus sehingga hanya satu garis spektral (warna) yang jatuh pada mask fotodioda.
2.
Meletakkan filter yang bersesuaian dengan warna spektrum pada White Reflektive Mask.
3.
Meletakkan Variable Transmission Filter di depan White Reflective Mask sehingga cahaya melewati bagian yang bertanda 100% dan pastikan bahwa cahaya mencapai jendela foto diode dengan tepat dengan cara membuka light shield.
4.
Mencatat tegangan DVM pada tabel yang disediakan. Menggerakkan Variabel Transmission Filter sehingga bagian berikutnya tepat pada cahaya datang. Mencatat VDM dan perkiraan waktu pemuatan (recharge) setelah tombol discharge ditekan dan dilepaskan.
5.
Mengulangi langkah 3, sampai kelima bagian filter telah diuji. Mengulangi seluruh langkah dengan warna kedua yang berbeda.
Bagian B
1.
Mengatur
h/e apparatus sehingga hanya satu bagian dari pita warna
kuning yang jatuh pada mask fotodioda. Meletakkan filter kuning pada White Reflective Mask. 2.
Mencatat tegangan VDM (potensial penghenti) pada tabel yang tersedia.
3.
Mengulangi percobaan untuk setiap warna di dalam spektrum.
PERCOBAAN I
Percobaan ini bertujuan untuk menyelidiki hubungan antara energi dan panjang gelombang cahaya. Dari hubungan tersebut konstanta Planck dapat ditentukan. 1.
Memeriksa 5 jenis warna dari dua orde pada sperktrum mercury.
2.
Mengatur h/e apparatus dengan hati-hati, sehingga hanya satu warna dari orde pertama (orde paling terang) yang jatuh pada bukaan Mask fotodioda.
3.
Untuk setiap warna pada setiap orde, ukur potensial penghenti dengan DVM dan catat hasilnya pada tabel yang tersedia. Menggunakan filter kuning dan hijau pada Reflective Mask ketika pengukuran dengan cahaya kuning dan hijau dilakukan.
4.
Melanjutkan pengukuran untuk orde dua dengan mengulangi seluruh proses di atas.
BAB IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN
A. HASIL PENGAMATAN Tabel 1
Hubungan intensitas transmisi dengan energi kinetik maksimum fotoelektron Warna
Kuning
Hijau
% Transmisi
Potensial Penghenti
100
0,56
80
0,55
60
0,54
40
0,53
20
0,51
100
0,55
80
0,53
60
0,52
40
0,51
20
0,50
Tabel 2
Hubungan intensitas setiap orde dengan energi kinetik maksimum fotoelektron Orde
Pertama
Warna
Panjang Gelombang (nm)
Frekuensi
Potensial
14
Penghenti (Volt)
(x 10
Hz)
Kuning
578
5,18672
0,85
Hijau
546,074
5,48992
0,95
Biru
435,835
6,87858
1,20
Violet
404,656
7,40858
1,41
Ultraviolet
365,483
8,20264
1,61
Kuning
578
5,18672
Hijau
546,074
5,48992
Biru
435,835
6,87858
Violet
404,656
7,40858
Ultraviolet
365,483
8,20264
Kedua
0,69 0,85 1,20 1,41 1,61
B. ANALISIS DATA Mencari nilai energi kinetik maksimum
dengan :
Hubungan
: energi kinetik maksimum fotoelektron.
: potensial penghenti (stopping potential)
e
: muatan 1 elektron =
intensitas
transmisi
dengan
energi
kinetik
maksimum
fotoelektron:
Dengan menggunakan persamaan : ; e =
dan berdasarkan tabel pengamatan
maka diperoleh nilai energi kinetik
maksimum untuk setiap warna yaitu Warna
Hijau
Kuning
Transmisi
Potensial
Energi Kinetik
(%)
Penghenti (Vs)
maksimum ( )
100
0,56
0,896
80
0,55
0,880
60
0,54
0,864
40
0,53
0,848
20
0,51
0,816
100
0,55
0,880
80
0,53
0,848
60
0,52
0,832
40
0,51
0,816
20
0,50
0,800
Hubungan intensitas setiap orde
dengan energi kinetik maksimum
fotoelektron:
Dengan menggunakan persamaan : ; e =
dan berdasarkan tabel pengamatan
maka diperoleh nilai energi kinetik
maksimum untuk setiap warna yaitu Orde
Potensial
Energi Kinetik
Penghenti (V)
maksimum ( )
Kuning
0,85
1,360
Hijau
0,95
1,520
Biru
1,20
1,920
Violet
1,41
2,256
Ultraviolet
1,61
2,576
0,69
1,104
0,85
1,360
1,20
1,920
1,41
2,256
1,61
2,576
Warna
I
Kuning Hijau II
Biru Violet Ultraviolet
C. ANALISA GRAFIK Percobaan 1
Hubungan antara intensitas transmisi dengan potensial penghenti ditunjukkan pada grafik berikut:
1. Grafik Hubungan Intensitas Transmisi dengan Potensial Penghenti Pada Cahaya Kuning 0.57
y = 0,000x + 0,502 R² = 0,973
0.56 ) t l o0.55 V ( i t n0.54 e H l 0.53 a i s n e t 0.52 o P
0.51 0.5 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
Transmisi (%)
2. Grafik Hubungan Intensitas Transmisi dengan Potensial Penghenti Pada Cahaya Hijau 0.57 0.56
y = 0,000x + 0,486 R² = 0,973
0.55 0.54 ) t 0.53 l o V0.52 ( i t 0.51 n e H 0.5 l a i 0.49 s n0.48 e t o0.47 P
0.46 0.45
0
10
20
30
40
50
60
70
Transmisi (%)
80
90
100 110 120
Percobaan 2
Hubungan antara antara potensial penghenti dengan frekuensi ditunjukkan pada grafik berikut: 1. Grafik Hubungan Potensial Penghenti dengan Frekuensi (Pada Orde I) 1.80
y = 0,421x- 0,245 R² = 0,986
1.60 1.40
) t l o V1.20 ( i t n1.00 e H l 0.80 a i s n e0.60 t o P
0.40 0.20 0.00 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Frekuensi ( ... X 10 14 Hz)
Berdasarkan grafik diatas maka analisinya adalah sebagai berikut:
( ) ( )
Berdasar pada analisis diatas maka dapat diperoleh nilai konstanta planck dan fungsi kerja berrdasarkan grafik yaitu sebagai berikut: a. Konstanta Planck (Pada Orde I)
( ) Jadi nilai Konstanta Planck = b. Fungsi Kerja (Pada Orde I)
Fungsi kerja dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
Dimana nilai h yaitu nilai konstanta planck berdasar pada analisis grafik diatas yaitu sebesar dan nilai e = maka diperoleh fungsi kerjanya, yang dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Orde
I
Potensial
Fungsi
Warna
frekuensi
Kuning
5,18672
0,85
2,080
Hijau
5,48992
0,95
2,201
Biru
6,87858
1,20
2,758
Violet
7,40858
1,41
2,968
Ultraviolet
8,20264
1,61
3,286
Penghenti (Vs) Kerja ( )
2. Grafik Hubungan Potensial Penghenti dengan Frekuensi (Pada Orde II) 1.60
y = 0,417x-0,218 R² = 0,956
1.40 ) 1.20 t l o V ( 1.00 i t n e H0.80 l a i s n0.60 e t o P0.40
0.20 0.00 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Frekuensi ( ... X 10 14 Hz)
Berdasarkan grafik diatas maka analisinya adalah sebagai berikut:
( ) ( )
Berdasar pada analisis diatas maka dapat diperoleh nilai konstanta planck dan fungsi kerja berrdasarkan grafik yaitu sebagai berikut: a. Konstanta Planck (Pada Orde II)
( ) Jadi nilai Konstanta Planck = b. Fungsi Kerja (Pada Orde II)
Fungsi kerja dapat ditentukan dengan persamaan berikut:
Dimana nilai h yaitu nilai konstanta planck berdasar pada analisis grafik diatas yaitu sebesar h = 4,886 x 10
-34
js dan nilai nilai e =
maka diperoleh fungsi kerjanya, yang dapat dilihat pada tabel di bawah ini : Orde
II
Potensial
Fungsi
Warna
Frekuensi (v)
Kuning
5,18672
0,69
2,523
Hijau
5,48992
0,85
2,669
Biru
6,87858
1,20
3,342
Violet
7,40858
1,41
3,597
Ultraviolet
8,20264
1,61
3,982
Penghenti (Vs) Kerja( )
Berdasarkan analisis grafik maka konstanta Planck rata-ratanya yaitu:
Pada orde I konstanta planck ( h) yang diperoleh yaitu : 5,037 x 10
-34
Pada orde II konstanta planck ( h) yang diperoleh yaitu : 4,886 x 10
( )
h = 4,961 x 10
-34
Js
-34
Js
Js
Besar Kesalahannya (% Diff):
()
x 100%
x 100%
= 25,06%
D. PEMBAHASAN
Pada eksperimen ini dilakukan percobaan efek fotolistrik, Gejala foto listrik adalah munculnya arus listrik atau lepasnya elektron yang bermuatan negatif dari permukaan sebuah logam akibat permukaan logam tersebut disinari dengan berkas cahaya yang mempunyai panjang gelombang atau frekuensi tertentu. Dalam eksperimen ini memiliki dua tujuan yaitu tujuan umum dan tujuan khusus dimana tujuan umum eksperimen fotolistrik adalah untuk membuktikan adannya dualisme partikel gelombang dan mengerti tentang eksperimen fotolistrik, sedangkan tujuan khususnya adalah untuk menentukan fungsi kerja (work function) sel foto (photo cell) , dan menentukan nilai tetapan Planck dan tenaga kinetik maksimum foto elektron. Dalam percobaan ini, didapatkan data bahwa semakin kecil nilai relatif transmision (yang diunjukkan dengan penurunan dengan range dari 100% hingga 20%), maka nilai potensial penghenti untuk masing-masing warna semakin membesar.
Misalnya untuk warna kuning, dari bernilai 0,56 volt pada relatif transmision 100% menjadi 0,51 volt pada relatif transmision 20%. Penurunan nilai potensial penghenti tersebut juga berlaku untuk jenis warna hijau. Sehingga disini dapat diketahui bahwa nilai relatif transmision berbanding terbalik dengan nilai potensial penghenti untuk masing-masing warna, yaitu semakin besar nilai potensial penghenti maka nilai relatif transmision akan semakin kecil. Demikian juga, semakin kecil nilai potensial penghenti maka nilai relatif transmision akan semakin besar. Dari tabel pengamatan yang pertama dapat dilihat bahwa intensitas transmisi sangat berpengaruh pada potensial penghentinya hal ini sesuai dengan teori bahwa cahaya itu bersifat sebagai partikel seperti yang diungkapkan oleh fisika klasik. Dan pada tabel pengamatan kedua dapat dilihat pula bahwa frkeunsi dan panjang gelombang setiap warna juga mempengaruhi potensial penghentinya hal ini hal ini sesuai dengan teori bahwa cahaya itu bersifat sebagai gelombang seperti yang diungkapkan oleh fisika kuantum. Berdasarkan analisis grafik dari percobaan yang telah dilakukan diperoleh nilai konstanta planck yaitu sebesar 4,961 x 10
teori yaitu sebesar 6,62 x 10
-34
-34
Js . Hal ini berbeda sedikit dengan
Js. Hal itu disebabkan mungkin karena kekurang
hati-hatian dalam pengamatan warna baik itu pada orde pertama maupun pada orde kedua. Dan pada percobaan ini pula diperoleh nilai fungsi kerjanya yang tergantung pada frekuensi dan potensial penghenti pada setiap warna.
BAB V PENUTUP A. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengamatan dan analisis data dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: -34
Konstanta Planck yang diperoleh dari percobaan ini sebesar 4,961 x 10
Energi kinetik fotoelektron akan semakin besar jika (potensial penghenti)
Js
diperbesar.
Pada percobaan I, nya bergantung pada intensitas transmisi (potensial penghentinya).
Pada percobaan II, potensial penghentinya bergantung pada frekuensi. Hal ini sesuai dengan teori kuantum.
B. SARAN
Gelombang cahaya untuk warna biru dalam eksperimen yang dilakukan sulit teridentifikasi, sehingga disini diperlukan sensor penangkap yang lebih peka lagi untuk lebih mendapatkan keakuratan data.
DAFTAR PUSTAKA
Beiser, Arthur. 1999. Konsep Fisika Modern. Jakarta: Erlangga.
Daud,
Jasruddin. M. 2005. Pengantar University of Makassar Press.
Fisika
Modern.
Makassar:
State
Krane, Kenneth. 1992. Fisika Modern. Jakarta: Universitas Indonesia. Muljono. 2003. Fisika Modern. Yogyakarta: Andi. Purwanto, Agus.1999. Fisika Kuantum. Yogyakarta: Penerbit Gaya Media.
Tim Penyusun Panduan Eksperimen Fisika Modern, 2011 . Penuntun Eksperimen Fisika Modern. Makassar: Laboratorium Fisika. Fisika UNM.