hitunglah energi energi kinetik dan kecepatan sebuah elektron yang terlepas dari permukaan logam yang memiliki energi ambang 1,14 eV, ketika disinari cahaya den

Kelas: XII

Mata Pelajaran: Fisika

Materi: Efek Fotoelektrik

Kata Kunci: Energi kinetik elektron, Kecepatan elektron

Jawaban pendek:

Energi energi kinetik dan kecepatan sebuah elektron yang terlepas dari permukaan logam yang memiliki energi ambang 1,14 eV, ketika disinari cahaya dengan panjang gelombang:

1. 3300 Amstrong:

Energi kinetik (Ek) elektron = 4,176 × 10⁻¹⁹  Joule

Kecepatan (v) elektron = 9,6 × 10⁵ m/s

2. 6600 Amstrong:

Energi kinetik (Ek) elektron = 1,176 × 10⁻¹⁹  Joule

Kecepatan (v) elektron = 5,09 × 10⁵ m/s

Jawaban panjang:

Bila suatu permukaan logam dikenakan oleh suatu cahaya, maka elektron pada logam tersebut dapat lepas. Peristiwa ini disebut dengan efek fotoelektrik.

Cahaya tersusun dari partikel yang disebut foton, yang bergerak dengan kecepatan cahaya dan memiliki energi. Besar dari energi foton ini adalah:

E = h.f

atau:

E = h c/λ

dimana:

E = energi dari foton (dalam satuan joule)

h = Konstanta Plack, sebesar 6,6 × 10⁻³⁴ joule sekon

f = frekuensi dari gelombang cahaya (dalam satuan Hertz)

c = kecepatan cahaya di ruang hampa, sebesar  3 × 10⁸ m/s

 λ =  panjang gelombang cahaya (dalam satuan meter)

Energi kinetik dari elektron yang lepas ini (Ek) besarnya adalah sama dengan besar energi foton yang dipancarkan, dikurangi dengan energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron (energi ambang, atau Wo).

Ek = E – Wo

Kecepatan (v) suatu benda dengan energi kinetik tertentu bila massanya m adalah:

Ek = ½ mv²

v =  √2Ek/m

Dalam soal diketahui bahwa panjang gelombang 3300 Amstrong dan 6600 Amstrong. Panjang gelombang ini setara dengan 3,3 × 10⁻⁷ meter dan 6,6 × 10⁻⁷ meter.

Energi ambang (Wo) dari logam adalah 1,14 eV meter, atau setara dengan:

 1,14 × 1,6 × 10⁻¹⁹ = 1,824 × 10⁻¹⁹  joule.

Kemudian, massa elektron (m) adalah sebesar 9 × 10⁻³¹ kg.

Sehingga energi kinetik dan kecepatan elektron adalah:

1. Pada cahaya dengan panjang gelombang 3300 Amstrong

Ek = E – Wo

      = h c/λ – Wo

      = ((6,6 × 10⁻³⁴)(3 × 10⁸)/( 3,3 × 10⁻⁷)) – 1,824 × 10⁻¹⁹  

      = 6 × 10⁻¹⁹  – 1,824 × 10⁻¹⁹  

      = 4,176 × 10⁻¹⁹  Joule

v = √2Ek/m

   = √(2(4,176 × 10⁻¹⁹)/(9 × 10⁻³¹)

   = √(2(0,464 × 10¹²)

   = √(0,928 × 10¹²)

   = 9,6 × 10⁵ m/s

2. Pada cahaya dengan panjang gelombang 6600 Amstrong

Ek = E – Wo

      = h c/λ – Wo

      = ((6,6 × 10⁻³⁴)(3 × 10⁸)/( 6,6 × 10⁻⁷)) – 1,824 × 10⁻¹⁹  

      = 3 × 10⁻¹⁹  – 1,824 × 10⁻¹⁹  

      = 1,176 × 10⁻¹⁹  Joule

v = √2Ek/m

   = √(2(1,176 × 10⁻¹⁹)/(9 × 10⁻³¹)

   = √(2(0,13 × 10¹²)

   = √(0,26 × 10¹²)

   = 5,09 × 10⁵ m/s