TEORI KUANTUM TENTANG ENERGI Pengaruh Intensitas Cahaya Terhadap Energi Fotolistrik Ikatan Amida Jenis Katalis Heterogen (Percobaan Ilpida)

Oleh :

Asyhari A. Usman

Konsep tentang material yang terdiri dari elemen-elemen kecil telah diterima secara umum dengan ditemukan atom, electron dan inti. Studi lanjut terhadap radiasi termal dan efek fotolistrik menunjukkan terdapat suatu satuan.

Fenomena pemancaran cahaya (gelombang elektromagnetik) dari suatu bahan yang dipanaskan pada suhu tinggi, seperti pada besi dalam sebuah tungku atau elemen pemanas pada kompor listrik dikenal sebagai radiasi termal. Radiasi termal dari sebuah benda hitam di mana benda hitam adalah sebuah contoh ideal tidak terjadinya pemantulan cahaya dan fenomena radiasi ini disebut sebagai radiasi benda hitam. Pengukuran spektrospoki terhadap intensitas gelombang elektromagnetik yang dipancarkan sebagai fungsi panjang gelombang λ atau frekwensi v menghasilkan bentuk karakteristik dari spectra tersebut. Spectra radiasi pada suatu temperatur menunjukkan karakteristik tertentu dan perubahan bentuknya sangat bergantung pada temperature.

Pada tahun-tahun yang dimulai dari akhir abad ke-19 hingga awal abad ke-20 tidak ada penjelasan teoritis yang dengan baik berhasil menjelaskan fenomena radiasi termal, meski terdapat beberapa usaha untuk menjelaskannya berdasarkan hokum-hukum fisika yang telah diketahui sebelumnya. Karenanya bagi ahli fisika pada tahun-tahun itu, hal tersbut sangat membingungkan. Pada tahun 1900, Planck berhasil memperkenalkan sebuah konsep baru tentang sebuah kuantum energy yang menghasilkan perumusan yang dapat menjelaskan radiasi termal. Teori Planck ini memasukkan sebuah unit energy elementer yang berbanding lurus dengan frekuensi, v untuk setiap osilator dan mengijinkan energy dari osilator ini untuk diasumsikan sebagai perkalian bilangan bulat dari frekuansi v dan ditulis nhv. Ini adalah jumlah satuan energy minimum hv yang disebut sebagai kuantum energy dan h adalah konstanta Planck. Hasil eksperimen memberikan nilai h = 6.6262 x 10^-34 J.s

Konsep tentang energi kuantum kemudian oleh Einstein digunakan untuk menjelaskan efek fotolistrik dan dengan satuan minimum untuk energi hv untuk cahaya dengan frekuensi v disebut sebagai kuantum cahaya atau foton. Efek fotolistrik adalah sebuah fenomena di mana sebuah elektron dilepaskan dari suatu bahan yang diberi pancaran cahaya, yang berarti juga penyerapan cahaya oleh bahan tersebut. Electron yang dilepaskan disebut sebagai fotoelektron. Arus fotolistrik dari sebuah tabung fotolistrik diperoleh dengan meradiasi permukaan katoda, di mana studi ekstensif yang dilakukan oleh Lenard berhasil memperoleh gambaran yang menarik tentang efek fotolistrik.       

1.       Terdapat ambang panjang gelombang λ_t. Tanpa bergantung pada kekuatan intensitas cahayanya, ketika diberikan gelombang cahaya yang lebih panjang dari panjang gelombang minimum, tidak ada efek fotolistrik yang diamati. Panjang gelombang minimum (λ_t atau λ_t’) berbeda untuk bahan katoda yang berbeda dan λ_t untuk alkali terletak pada panjang gelombang yang lebih panjang dibandingkan dengan logam-logam yang lain.

2.       Arus foto listrik di amati seketika tepat setelah cahaya diberikan, bahkan jika intensitas cahaya yang diberikan sangat lemah. Arus fotolistrik, I, berbanding lurus dengan intensitas cahaya, I.

3.       Ketika tegangan listrik pemberhenti, v diberikan antara anoda dan katoda sedemikian hingga fotoelektron yang dilepaskan dari katoda akan dibalikkan sebelum mencapai anoda, arus fotolistrik akan menghilang pada suatu tegangan tertentu yang disebut sebagai v_maks (tegangan pemberhenti maksimum). v_maks berhubungan dengan nilai maksimum dari energy kinetic dari fotoelektron, {(1/2)mv²}_maks = v_maks Tegangan pemberhenti maksimum tidak akan berubah meskipun intensitas cahaya yang dikenakan pada katoda ditingkatkan. Tegangan pemberhenti maksimum bergantung pada material dan panjang gelombang yang lebih pendek (atau lebih besar frekwensinya) akan memberikan tegangan pemberhenti yang semakin besar.