Efek Fotolistrik

      Fotolistrik adalah listrik yang diinduksi oleh cahaya. Efek fotolistrik adalah peristiwa terlepasnya elektron-elektron logam ketika logam tersebut terkena radiasi cahaya. Menurut Einsten, ketika cahaya ditembakkan ke suatu permukaan logam, foton-fotonnya akan menumbuk elektron-elektron pada permukaan logam tersebut sehingga elektron itu dapat lepas. Peristiwa lepasnya elektron dari permukaan logam itu dalam fisika disebut sebagai efek fotolistrik.

Fotolistrik terjadi jika radiasi yang digunakan memiliki energi minimum (energi atau frekuensi ambang) tertentu, namun tidak bergantung pada waktu dan intensitasnya.

Kuat arus fotolistrik akan meningkat, jika intensitas radiasinya ditingkatkan dan jika digunakan radiasi dengan frekuensi yang lebih besar meski intensitasnya sama. Sebuah logam hanya akan menghasilkan fotolistrik jika disinari dengan sinar yang warnanya sama dengan frekuensi ambang logam tersebut. Namun, akan menghasilkan fotolistrik juga jika disinari dengan sinar warna lain dengan frekuensi yang lebih besar dengan intensitas yang sama dari sinar yang semestinya. Kuat arusnya pun akan meningkat jika intensitas sinarnya ditingkatkan.

Efek fotolistrik tidak sesuai dengan teori fisika klasik yang menganggap bahwa radiasi elektromagnetik bersifat kontinu. Menurut teori ini, fotolistrik akan tetap terjadi dengan radiasi dengan frekuensi berapa saja, tetapi bergantung pada waktu dan intensitas penyinaran. Elektron akan mengumpulkan energi sehingga cukup untuk melepaskan diri dari permukaan logam. Jika digunakan radiasi dengan frekuensi rendah maka diperlukan waktu yang lebih lama. Jika intensitas radiasi ditingkatkan, maka kuat arus akan meningkat. Namun, hal tersebut tidak terjadi.

Penjelasan teoritis efek fotolistrik diberikan oleh Einstein pada tahun 1905. Einstein menggunakan teori kuantum Max Planck yang menyatakan bahwa radiasi elektromagnetik bersifat diskontinu. Menurut Einstein, radiasi elektromagnetik mempunyai sifat sebagai partikel. Partikel radiasi itu disebutnya sebagai foton. Setiap foton mempunyai energi tertentu bergantung pada frekuensinya, yaitu sama dengan kuanta yang dikemukakan oleh Max Planck. Berikut penjelasan Einstein tentang fotolistrik:

1.      Fotolistrik terjadi ketika foton dengan energi yang cukup menabrak elektron di permukaan logam.

2.      Setiap foton akan mentransfer energinya kepada satu elektron ketika terjadi tumbukan.

3.      Jika intensitas radiasi meningkat, berarti jumlah foton bertambah, sehingga jumlah elektron yang terlempar pun akan meningkat.

4.      Jika digunakan radiasi dengan frekuensi yang lebih besar dari frekuensi ambang, maka kelebihan energi akan muncul sebagai energi kinetik elektron. Semakin besar kelebihan energi, semakin besar pula energi kinetik foto elektron, sehingga semakin banyak elektron yang dapat mencapai anode. Akibatnya kuat arus fotolistrik akan meningkat.

Setiap foton mempunyai energi yang sangat besar, bergantung pada frekuensi. Dalam fisika, energi dari foton dituliskan sebagai:

                                    Keterangan:

E = f x h                      f = frekuensi

h = konstanta Planck.