Bank Soal Fisika SMA Dualisme Cahaya

Diketahui:

Grafik fungsi kerja logam.

Konstanta Planck $h=6,63\times10^{-34}$ J s

Muatan elektron $e=1,6\times10^{-19}$ C

Ditanya:

Potensial henti $V_0=$ ?

Dijawab:

Elektron-elektron pada permukaan logam terikat erat secara listrik dengan ion-ion positif. Energi yang dibutuhkan untuk melepaskan ikatan tersebut dinamakan energi ambang. Energi kinetik elektron yang keluar dari suatu logam disebut dengan energi kinetik maksimum. Einstein mengatakan bahwa energi kinetk maksimum ini merupakan selisih antara energi foton dengan energi ambang. Dengan demikian energi kinetik maksimum dapat dituliskan dengan persamaan berikut.

$EK_{\text{maks}}=E-W_{\text{o}}$

$E$ merupakan energi radiasi dan $W_{\text{o}}$ merupakan energi ambang logam.

Berdasarkan teori kuantum Planck bahwa energi yang bawa oleh gelombang elektromagnetik merupakan paket-paket foton yang diskret, maka persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut.

$EK_{\text{maks}}=h\left(f-f_{\text{o}}\right)$

$h$ merupakan konstanta Planck, $f$ merupakan frekuensi radiasi, dan $f_{\text{o}}$ merupakan frekuensi ambang.

Lalu, potensial henti adalah besarnya tegangan listrik yang diperlukan untuk menghentikan laju elektron. Besar potensial henti adalah sebagai berikut.

$EK_{\text{maks}}=eV_0$

$e$ merupakan besar muatan elektron dan $V_0$ merupakan potensial henti.

Dari grafik fungsi kerja diketahui bahwa frekuensi ambang dari logam tersebut adalah $3\times10^{14}$ Hz. Cari energi kinetik maksimum dari elektron terlebih dahulu.

$EK_{\text{maks}}=h\left(f-f_{\text{o}}\right)$

$EK_{\text{maks}}=\left(6,63\times10^{-34}\right)\left(\left(5-3\right)\times10^{14}\right)$

$EK_{\text{maks}}=\left(6,63\times10^{-34}\right)\left(2\times10^{14}\right)$

$EK_{\text{maks}}=1,326\times10^{-19}$ J

Kemudian, cari besarnya potensial henti.

$EK_{\text{maks}}=eV_0$

$1,326\times10^{-19}=\left(1,6\times10^{-19}\right)V_0$

$V_0=\frac{1,6\times10^{-19}}{1,326\times10^{-19}}$

$V_0=1,2$ V

Jadi, potensial henti yang harus diberikan pada elektron adalah 1,2 V.