15 Contoh Soal Efek Fotolistrik, Kunci Memahami Fisika Modern secara Praktis
Menyajikan beragam informasi terbaru, terkini dan mengedukasi.
·waktu baca 4 menit
Tulisan dari Kabar Harian tidak mewakili pandangan dari redaksi kumparan
PerbesarContoh soal efek fotolistrik, menjadi pintu masuk yang efektif bagi pelajar untuk mengenal konsep penting dalam fisika modern tanpa harus merasa terintimidasi oleh rumus yang kompleks.
Melalui pembahasan contoh soal, siswa dapat melihat secara langsung bagaimana teori efek fotolistrik bekerja dalam kehidupan nyata, mulai dari interaksi cahaya dengan logam hingga lahirnya teknologi sensor cahaya dan sel surya.
Pendekatan ini membantu menghubungkan konsep abstrak seperti energi foton, frekuensi ambang, dan fungsi kerja logam dengan proses perhitungan yang sistematis dan mudah dipahami.
Contoh Soal Efek Fotolistrik
Contoh soal efek fotolistrik menjadi sarana belajar yang sangat efektif untuk memahami fisika modern secara lebih mendalam dan terstruktur.
Tidak cukup hanya menghafal konsep, siswa juga perlu terbiasa menghadapi soal-soal perhitungan yang menuntut ketelitian, pemahaman rumus, serta kemampuan analisis.
Efek fotolistrik sendiri menjelaskan hubungan antara energi cahaya dan pelepasan elektron dari permukaan logam, yang secara matematis melibatkan konstanta Planck, frekuensi cahaya, fungsi kerja logam, hingga energi kinetik elektron.
Berikut adalah kumpulan contoh soal efek fotolistrik, sebagaimana dikutip dari buku Mekanika Kuantum karya Vani Sugiyono.
Soal 1
Sebuah logam memiliki panjang gelombang ambang 400 nm. Logam disinari cahaya dengan panjang gelombang 250 nm. Tentukan energi kinetik maksimum elektron.
Pembahasan:
lambda0 = 400 nm = 4 x 10 pangkat minus 7 m
lambda = 250 nm = 2,5 x 10 pangkat minus 7 m
Energi foton:
E = h c / lambda
E = 7,92 x 10 pangkat minus 19 J
Fungsi kerja:
W = h c / lambda0
W = 4,95 x 10 pangkat minus 19 J
Energi kinetik:
Ek = 2,97 x 10 pangkat minus 19 J
Soal 2
Fungsi kerja suatu logam adalah 3 eV. Jika cahaya memiliki energi foton 6 eV, tentukan energi kinetik maksimum elektron.
Pembahasan
Ek = 6 - 3 = 3 eV
Soal 3
Cahaya dengan frekuensi 8 x 10 pangkat 14 Hz menyinari logam dengan frekuensi ambang 5 x 10 pangkat 14 Hz. Tentukan energi kinetik maksimum elektron.
Pembahasan
Ek = h (f - f0)
Ek = 6,6 x 10 pangkat minus 34 x 3 x 10 pangkat 14
Ek = 1,98 x 10 pangkat minus 19 J
Soal 4
Jika energi kinetik maksimum elektron adalah 1,6 x 10 pangkat minus 19 J dan fungsi kerja 3,2 x 10 pangkat minus 19 J, tentukan frekuensi cahaya.
Pembahasan
E = Ek + W = 4,8 x 10 pangkat minus 19 J
f = E / h = 7,3 x 10 pangkat 14 Hz
Soal 5
Panjang gelombang cahaya adalah 300 nm. Tentukan energi foton.
Pembahasan
E = h c / lambda
E = 6,6 x 10 pangkat minus 19 J
Soal 6
Sebuah logam memiliki fungsi kerja 4 eV. Apakah cahaya dengan panjang gelombang 500 nm dapat menghasilkan efek fotolistrik?
Pembahasan
Energi foton = 2,48 eV
Karena energi foton lebih kecil dari fungsi kerja, efek fotolistrik tidak terjadi.
Soal 7
Frekuensi ambang suatu logam adalah 6 x 10 pangkat 14 Hz. Tentukan panjang gelombang ambangnya.
Pembahasan
lambda0 = c / f0
lambda0 = 500 nm
Soal 8
Elektron keluar dengan kecepatan maksimum 7 x 10 pangkat 5 m per s. Tentukan energi kinetiknya.
Pembahasan
Ek = 1 per 2 m v kuadrat
Ek = 2,23 x 10 pangkat minus 19 J
Soal 9
Energi foton cahaya adalah 5 eV dan energi kinetik elektron 2 eV. Tentukan fungsi kerja logam.
Pembahasan
W = 5 - 2 = 3 eV
Soal 10
Jika frekuensi cahaya sama dengan frekuensi ambang, berapa energi kinetik maksimum elektron?
Pembahasan
Energi kinetik sama dengan nol.
Soal 11
Cahaya ultraviolet dengan frekuensi 1 x 10 pangkat 15 Hz digunakan. Tentukan energi foton.
Pembahasan
E = h f
E = 6,6 x 10 pangkat minus 19 J
Soal 12
Sebuah logam memiliki panjang gelombang ambang 600 nm. Tentukan fungsi kerja logam.
Pembahasan
W = h c / lambda0
W = 3,3 x 10 pangkat minus 19 J
Soal 13
Energi kinetik maksimum elektron adalah 0,8 eV. Jika frekuensi cahaya 7 x 10 pangkat 14 Hz, tentukan fungsi kerja logam.
Pembahasan
Energi foton = 2,9 eV
W = 2,9 - 0,8 = 2,1 eV
Soal 14
Mengapa peningkatan intensitas cahaya tidak menambah energi kinetik elektron?
Pembahasan
Karena energi kinetik ditentukan oleh frekuensi cahaya, bukan intensitas.
Soal 15
Jelaskan secara matematis hubungan energi cahaya dan energi kinetik elektron pada efek fotolistrik.
Pembahasan
Energi foton memenuhi persamaan
hf = W + Ek
menunjukkan energi cahaya terbagi untuk mengatasi fungsi kerja dan menjadi energi kinetik elektron.
Dengan mengerjakan soal-soal perhitungan tersebut, pemahaman siswa terhadap konsep dan aplikasi fisika modern akan semakin kuat. Latihan terstruktur melalui contoh soal efek fotolistrik. (DANI)
Baca juga: 10 Contoh Soal Penyetaraan Reaksi Kimia sebagai Panduan untuk Belajar di Rumah