Praktikum Fisika Lanjut Konstanta Planck

Konstanta Planck merupakan salah satu konstanta dasar dalam bidang fisika yang sering digunakan untuk menjelaskan fenomena kuantum dari objek berukuran mikro seperti elektron dan foton. Elektron dapat terlepas dari permukaan suatu logam karena mendapat penyinaran dari cahaya tertentu (efek fotolistrik). Jumlah "foto-elektron" yang dihasilkan tergantung kepada intensitas cahaya yang diterima, sedangkan energi elektron yang dilepas tergantung pada frekuensi cahaya yang diterima. Penjelasan mengenai fenomena ini dijelaskan oleh Einstein pada tahun 1905 dengan asumsi bahwa cahaya terdiri dari aliran partikel yang disebut "foton" dan setiap foto-elektron dilepaskan oleh satu foton yang energinya sebanding dengan frekuensi: 

𝐸 = ℎ. 𝑣 ............................................................(1) 

Einstein menggambarkan adanya konservasi energi pada proses ini. Setiap elektron yang lepas mengambil energi sebesar ℎ. 𝑣 dari foton. Jumlah energi yang melebihi fungsi kerja 𝑊 akan digunakan oleh elektron sebagai energi kinetik 

𝐸𝐾𝐼𝑛: 𝐸 = 1 2 𝑚𝑣 2 = ℎ. 𝑣 ...............................................(2) 

Pada gambar 1 diperlihatkan bagaimana skematik praktikum ini. Cahaya yang jatuh melalui anoda berbentuk cincin (kawat platinum) ke permukaan kalium. Fotoelektron sampai ke anoda dan akan diukur dalam bentuk photo-current I. Jika fotoelektron yang dikeluarkan terhadap potensial negatif meningkat secara bertahap, maka photocurrent secara bertahap akan terus menurun. Nilai tegangan dimana photocurrent mencapai nilai nol disebut tegangan batas 𝑈0. Pada tegangan ini merupakan batas ikatan elektron paling lemah, yaitu pada fungsi kerja (𝑊) terendah dan dengan demikian energi kinetik sebesar 𝐸𝑘tidak dapat mencapai tegangan anoda. Dalam praktikum ini, tegangan anoda dihasilkan dengan sebuah kapasitor yang diisi elektron yang datang hingga mencapai tegangan batas 𝑈0. Tegangan batas 𝑈0 dapat digunakan untuk menghitung energi kinetik dari ikatan elektron terlemah: 

𝑒.𝑈0 = ℎ. 𝑣 − 𝑊 ................................................(3)

Metode Eksperimen

Pada eksperimen ini konstanta Planck ditentukan dengan menggunakan prinsip efek fotolistrik. Sebuah fotosel akan disinari dengan cahaya monokromatik yang memiliki panjang gelombang tertentu, kemudian akan diukur energi kinetik elektron yang lepas dengan cara mengukur tegangan pada saat kapasitor terisi penuh.