Hitung energi kinetik maksimum elektron yang dikeluarkan, frekuensi ambang batas, atau tegangan henti pada efek fotolistrik, menggunakan persamaan Einstein KE max = hf − φ.
masukan
Frekuensi cahaya datang, dalam terahertz (1 THz = 10¹² Hz).
Panjang gelombang cahaya datang, dalam nanometer.
Energi minimum yang diperlukan untuk mengeluarkan elektron dari permukaan logam. Natrium ≈ 2,3 eV, seng ≈ 4,3 eV, tembaga ≈ 4,7 eV.
Hasil
—
Masukkan frekuensi cahaya (atau panjang gelombang) dan fungsi kerja di atas untuk menghitung.
⚠️ Tidak ada elektron yang dipancarkan pada frekuensi ini — energi foton berada di bawah fungsi kerja. Menaikkan lampunya intensitas tidak akan membantu; hanya menaikkannya frekuensi di atas ambang batas akan mulai emisi.
Efek fotolistrik – cahaya yang menjatuhkan elektron dari permukaan logam – terlihat sederhana di laboratorium tetapi mematahkan fisika klasik ketika pertama kali dipelajari dengan cermat.
📋
Panduan langkah demi langkah
Cara menggunakan kalkulator ini
3 langkah▸
1
Jelaskan kejadian ringan tersebut
Pilih apakah akan memasukkan Frekuensi cahaya (dalam terahertz) atau Panjang Gelombang (dalam nanometer) dari dropdown, lalu isi nilai tersebut. Keduanya dihubungkan dengan c = fλ, sehingga salah satu dari keduanya menggambarkan energi foton secara lengkap.
2
Masuk ke fungsi kerja
Masukkan fungsi kerja material φ dalam elektronvolt (eV) — energi minimum yang diperlukan untuk mengeluarkan elektron dari permukaannya. Logam umum: natrium ≈ 2,3 eV, seng ≈ 4,3 eV, tembaga ≈ 4,7 eV, platinum ≈ 6,35 eV.
3
Baca hasilnya di salah satu dari tiga tab
Max KE menunjukkan energi kinetik maksimum elektron yang dikeluarkan (atau "Tanpa emisi" jika energi foton berada di bawah fungsi kerja). Frekuensi Ambang menunjukkan frekuensi minimum yang dapat mengeluarkan elektron dari bahan ini. Tegangan Penghentian menunjukkan tegangan perlambatan yang hanya akan menghentikan elektron tercepat.
⚡
Referensi
Rumus dan metodologi
3 rumus▸
Energi kinetik maksimum
KEmax = hf − φ
Persamaan fotolistrik Einstein: energi kinetik maksimum elektron yang dikeluarkan sama dengan energi foton datang (hf, dengan h adalah konstanta Planck dan f adalah frekuensi cahaya) dikurangi fungsi kerja φ — energi yang harus dikeluarkan elektron untuk keluar dari permukaan logam. Jika hf < φ, KEmax akan menjadi negatif, yang tidak bersifat fisik — tidak ada elektron yang dipancarkan sama sekali, tidak peduli seberapa kuat cahayanya.
Frekuensi ambang batas
f₀ = φ / h
Frekuensi ambang batas adalah frekuensi di mana KEmax tepat nol — energi foton minimum yang masih dapat mengeluarkan elektron. Cahaya di bawah f₀ (ekuivalen, panjang gelombang lebih panjang dari λ₀ = hc/φ) tidak akan pernah dapat menghasilkan fotoelektron dari bahan ini, tidak peduli seberapa terang sumbernya.
Menghentikan tegangan
V₀ = KEmax / e
Tegangan penghentian (atau potensial penghentian) adalah tegangan perlambatan yang menghentikan fotoelektron tercepat sebelum mencapai elektroda pengumpul, eV₀ = KEmax. Karena KEmax secara alami dinyatakan dalam elektronvolt dan e adalah muatan elektron, tegangan penghentian dalam volt secara numerik sama dengan KEmax dalam eV.
📖
Glosarium
Penjelasan istilah penting
7 istilah▸
Emisi elektron dari permukaan material ketika cahaya dengan frekuensi cukup tinggi menyinari material tersebut. Penjelasan Einstein pada tahun 1905 — cahaya berperilaku sebagai foton diskrit dan bukan gelombang kontinu — membuatnya mendapatkan Hadiah Nobel Fisika tahun 1921 dan merupakan bukti penting bagi teori kuantum.
Energi minimum yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari permukaan suatu material ke ruang bebas, diukur dalam elektronvolt (eV). Ini adalah sifat material dan kondisi permukaannya, bukan sifat cahaya yang datang.
Frekuensi cahaya minimum yang dapat mengeluarkan fotoelektron dari suatu bahan tertentu, f₀ = φ/h. Di bawah frekuensi ini, tidak ada fotoelektron yang dipancarkan tidak peduli seberapa kuat cahayanya.
Tegangan balik (perlambatan) yang diterapkan antara permukaan pemancar dan elektroda kolektor yang cukup untuk menghentikan fotoelektron yang bergerak paling cepat mencapai kolektor, memenuhi eV₀ = KEmax.
Energi yang dibawa oleh satu foton cahaya, E = hf = hc/λ. Itu hanya bergantung pada frekuensi (atau panjang gelombang) cahaya, bukan intensitasnya.
Satuan energi yang sama dengan energi yang diperoleh oleh satu elektron yang dipercepat melalui beda potensial satu volt (1 eV ≈ 1,602 × 10⁻¹⁹ joule). Ini adalah satuan alami untuk energi atom dan fotolistrik karena menjaga angka-angkanya tetap kecil dan dapat dibaca manusia.
Hubungan KEmax = hf − φ, yang dengan tepat memperkirakan bahwa energi kinetik fotoelektron hanya bergantung pada frekuensi cahaya, bukan intensitas — suatu hasil yang tidak dapat dijelaskan oleh teori gelombang cahaya klasik.
👥
Skenario
Contoh dalam kehidupan nyata
3 contoh nyata▸
🔆
Mahasiswa fisika
Sinar dekat-UV pada natrium
Masukan sebagai FrekuensiFrekuensi (f) 750 THzFungsi kerja (φ) 2,3 eV
Energi foton hf = 4,1357 × 10⁻¹⁵ eV·s × 750 × 10¹² Hz ≈ 3,10 eV. KEmax = 3,10 − 2,3 ≈ 0,80 eV, sehingga elektron dikeluarkan dengan energi kinetik hingga sekitar 0,80 eV. Frekuensi ambang batas Natrium mencapai sekitar 556 THz (λ₀ ≈ 539 nm, lampu hijau) — cahaya biru-ungu ini mampu membersihkannya dengan nyaman.
🚫
Teknisi laboratorium
Lampu merah di bawah ambang batas
Masukan sebagai Panjang gelombangPanjang gelombang (λ) 650nmFungsi kerja (φ) 2,3 eV
Lampu merah 650 nm memiliki energi foton hanya sekitar 1,91 eV — di bawah fungsi kerja natrium sebesar 2,3 eV. KEmax hasilnya negatif, jadi tab Max KE melaporkan "Tidak ada emisi". Membuat lampu merah lebih terang akan menambahkan lebih banyak foton per detik, namun masing-masing foton masih membawa terlalu sedikit energi — dalam hal ini intensitas tidak dapat menggantikan frekuensi.
⚡
Insinyur instrumentasi
Mengukur tegangan henti
Masukan sebagai FrekuensiFrekuensi (f) 900 THzFungsi kerja (φ) 4,3 eV
Energi foton ≈ 3,72 eV masih dibawah fungsi kerja zinc sebesar 4,3 eV, sehingga frekuensi ini juga tidak menghasilkan emisi dan tegangan henti 0 V. Diperlukan peningkatan frekuensi hingga kira-kira 1.040 THz (ambang batas seng) atau lebih tinggi sebelum tegangan penghentian yang dapat diukur — dan oleh karena itu KEmax yang dapat diukur — muncul.
🔗
Referensi
Sitasi kalkulator ini
APA & MLA▸
Gunakan salah satu format ini untuk menyitasi kalkulator dalam makalah, laporan, atau daftar sumber.
Efek fotolistrik – cahaya yang menjatuhkan elektron dari permukaan logam – terlihat sederhana di laboratorium tetapi mematahkan fisika klasik ketika pertama kali dipelajari dengan cermat. Penjelasan Einstein pada tahun 1905, bahwa cahaya menyalurkan energinya dalam paket foton diskrit dan bukan sebagai gelombang kontinu, menjadi salah satu hasil dasar mekanika kuantum.
Cara kerja Kalkulator Efek Fotolistrik
▸
Kalkulator ini menerapkan persamaan fotolistrik Einstein, KEmax = hf − φ, dengan h adalah konstanta Planck, f adalah frekuensi cahaya datang, dan φ adalah fungsi kerja material target. Anda dapat memasukkan cahaya sebagai frekuensi (THz) atau panjang gelombang (nm) — secara internal kalkulator mengubah panjang gelombang menjadi frekuensi melalui c = fλ sebelum menerapkan rumus, karena energi bergantung pada frekuensi, bukan panjang gelombang secara langsung. Dari KEmax juga diperoleh frekuensi ambang batas f₀ = φ/h (titik di mana KEmax mencapai nol) dan tegangan penghentian V₀ = KEmax/e (potensial perlambatan yang menghentikan fotoelektron tercepat). Ketiga kuantitas tersebut berasal dari dua masukan yang sama — tab cukup memilih mana yang akan dipromosikan ke hasil judul.
Masukan dan artinya
▸
Frekuensi dimasukkan dalam terahertz (10¹² Hz) karena sinar tampak oleh UV berada dalam kisaran ratusan THz; panjang gelombang dimasukkan dalam nanometer untuk alasan yang sama. Fungsi kerja dimasukkan langsung dalam elektronvolt, karena itulah cara kerjanya ditabulasikan secara universal untuk material nyata — logam tipikal berkisar dari sekitar 2 eV (logam alkali seperti natrium, cesium) hingga hampir 6,5 eV untuk platinum. Frekuensi ambang batas dan tegangan penghentian hanya bergantung pada fungsi kerja (dan, untuk penghentian tegangan, juga pada frekuensi lampu) — keduanya merupakan sifat material dan sumber cahaya yang dipilih, tidak dapat disesuaikan secara terpisah.
Batasan dan kasus tepi
▸
Ketika energi foton yang datang berada di bawah fungsi kerja, KEmax secara matematis negatif — secara fisik ini berarti tidak ada fotoelektron yang dipancarkan, bukan seberkas elektron berenergi negatif, sehingga kalkulator melaporkan "Tidak ada emisi" dan bukan energi kinetik negatif pada hasil judul. Kalkulator ini mengasumsikan permukaan logam yang ideal dan bersih serta cahaya monokromatik dengan kejadian normal; Eksperimen fotoemisi sebenarnya melihat kontaminasi permukaan, variasi fungsi kerja di seluruh permukaan kristal, dan penyebaran energi elektron di bawah KEmax karena elektron keluar dari bawah lapisan atom paling atas. Ia juga tidak memodelkan fluks foton, efisiensi kuantum, atau arus fotolistrik itu sendiri — hanya energi elektron yang terlontar paling cepat.
❓
Pertanyaan
Pertanyaan umum
6 pertanyaan▸
Apa rumus efek fotolistrik?+
Persamaan fotolistrik Einstein adalah KEmax = hf − φ, dimana KEmax adalah energi kinetik maksimum elektron yang terlontar, h adalah konstanta Planck, f adalah frekuensi cahaya datang, dan φ adalah fungsi kerja material.
Bagaimana cara menemukan frekuensi ambang batas?+
Frekuensi ambang batas adalah f₀ = φ/h, frekuensi di mana KEmax tepat nol. Hal ini hanya bergantung pada fungsi kerja material, bukan pada intensitas atau panjang gelombang sumber cahaya tertentu yang menyinari material tersebut.
Apa yang terjadi jika cahaya berada di bawah frekuensi ambang batas?+
Tidak ada elektron yang dipancarkan sama sekali, tidak peduli seberapa kuat cahayanya. Di bawah ambang batas, setiap foton membawa lebih sedikit energi daripada yang dibutuhkan fungsi kerja, sehingga peningkatan jumlah foton (intensitas) tidak dapat mengimbanginya — hanya menaikkan frekuensi di atas ambang batas yang akan memulai emisi.
Bagaimana cara menghitung tegangan henti?+
Tegangan penghentian adalah V₀ = KEmax/e, tegangan penghambat yang menghentikan fotoelektron tercepat mencapai elektroda kolektor. Karena KEmax dinyatakan dalam elektronvolt, tegangan penghentian dalam volt secara numerik sama dengan KEmax dalam eV.
Satuan apa yang digunakan kalkulator ini?+
Frekuensi cahaya dimasukkan dalam terahertz (THz) atau panjang gelombang dalam nanometer (nm); fungsi kerja dimasukkan dalam elektronvolt (eV). Hasil dilaporkan dalam eV untuk energi kinetik dan energi foton, dalam THz/PHz untuk frekuensi, dalam nm untuk panjang gelombang, dan dalam volt (V) untuk menghentikan tegangan.
Apakah peningkatan intensitas cahaya meningkatkan energi kinetik elektron?+
Tidak. Peningkatan intensitas akan meningkatkan jumlah foton per detik, yang mengeluarkan lebih banyak elektron per detik (arus fotolistrik lebih besar) — namun energi kinetik maksimum setiap elektron hanya ditentukan oleh frekuensi cahaya, melalui KEmax = hf − φ, bukan seberapa terang cahayanya. Ini adalah hasil eksperimen utama yang tidak dapat dijelaskan oleh teori gelombang cahaya klasik.
📄
Simpan & bagikan
Dapatkan PDF hasil dengan merek Calculover
Unduh PDF satu halaman berisi hasil Anda. Masukkan alamat email untuk menerima kiat kalkulator sesekali. Tanpa spam, dan Anda dapat berhenti berlangganan kapan saja. Privasi.