Dalam fenomena efek fotolistrik, berkas foton dengan frekuensi f menyinari suatu plat logam. Berkas elektron berenergi tinggi dengan massa m dan muatan e yang dilepaskan dari permukaan logam bergerak melingkar dengan radius R dalam suatu daerah bermedan magnet B . Bila h adalah konstanta Planck dan semua besaran dalam satuan Sl, selisih frekuensi foton dengan frekuensi ambang logam adalah .... (SIMAK UI 2019)

Pembahasan

Jawaban yang benar untuk pertanyaan tersebut adalah E. Diketahui : Efek fotolistrik Ditanya : selisih frekuensi foton dengan frekuensi ambang logam ( f-f 0 )? Penyelesaian : Efek fotolistrik : peristiwa dimana seberkas sinar monokromatik (dengan frekuensi f ) dijatukan pada permukaan logam (frekuensi f 0 dan fungsi kerja W 0 ) sehingga sejumlah elektron lepas dari permukaan logam. Adapun besar Energi kinetik elektron saat lepas dari permukaan logam adalah : E k ​ dengan E k ​ E W 0 ​ ​ = = = = ​ E − W 0 ​ Energi kinetik elektron yang terlepas ( J ) Energi cahaya yang menyinari logam ( J ) Fungsi kerja logam ( J ) ​ maka, E k ​ E k ​ E k ​ f − f 0 ​ f − f 0 ​ f − f 0 ​ ​ = = = = = = ​ E − W 0 ​ h f − h f 0 ​ h ( f − f 0 ​ ) h E k ​ ​ h 2 1 ​ m v 2 ​ 2 h m v 2 ​ ​ Kita cari besarnya kecepatan elektron yang lepas ( v ) Elektron yang lepas mengalami gerak melingkar dalam suatu medan magnetik, sehingga elektron tersebut memilikipercepatan sentripetal sebagai berikut F dengan F m a s ​ ​ = = = = ​ m a s ​ gaya magnetik / gaya Lorentz ( N ) massa elektron ( kg ) percepatan sentripetal ​ F B e v v ​ = = = ​ m a s ​ m R v 2 ​ m B e R ​ ​ Maka, selisihfrekuensi foton dengan frekuensi ambang logam ( f-f 0 ) adalah sebagai berikut : f − f 0 ​ f − f 0 ​ f − f 0 ​ f − f 0 ​ ​ = = = = ​ 2 h m v 2 ​ 2 h m ( m B e R ​ ) 2 ​ 2 h m ( m 2 B 2 e 2 R 2 ​ ) ​ 2 mh B 2 e 2 R 2 ​ ​ Jadi, jawaban yang tepat adalah E.