TETAPAN PLANCK

Deskripsi :

Percobaan ini bertujuan untuk menentukan tetapan Planck dengan menggunakan rangkaian fotolistrik. Secara umum percobaan ini menggunakan perangkat pakem dari Leybold, yang mana di dalamnya sudah terpasang photocell yang fungsinya sebagai penangkap foton dan sekaligus elektron yang terhambur akibat tumbukan. Dalam percobaan ini, foton tersebut berasal dari hasil pembiasan cahaya polikromatik lampu Mercury, dan berupa spektrum cahaya yang mempunyai range frekuensi yang berbeda-beda. Di mana tiap level berkas cahaya yang mempunyai nilai frekuensi tertentu, ketika menumbuk layer potassium yang berada dalam photocell akan menghasilkan arus listrik yang pada langkah selanjutnya digunakan untuk mencari tegangan ambangnya.

Tujuan :

1. Mengetahui pola visual spektrum cahaya yang terbentuk dari rangkaian.
2. Menentukan nilai tetapan Planck berdasarkan spektrum lampu Mercury.

Tinjauan Pustaka :

Konstanta Planck, dilambangkan dengan huruf h dan merupakan konstanta penting dan biasa ditemui dalam teori mekanika kuantum dan penamaannya dinamai untuk menghargai Max Planck, salah seorang pendiri teori kuantum yang nilainya sebesar:

Konstanta Planck mempunyai satuan energi yang dikalikan dengan waktu dan merupakan satuan usaha. Dalam gelombang elektromagnetik, Konstanta Planck ini dapat dianggap pula sebagai proporsionalitas konstan antara energi (E) foton dan nilai frekuensi (ν)-nya. Di mana hubungan antara energi dan frekuensi ini biasa disebut sebagai hubungan Einstein yang dinotasikan dalam persamaan Planck-Einstein, persamaan 4.1:

(4.1)

Gambar 4.2 Skema photocell

Gambar 4.2 adalah skema kerja photocell yang terdapat dalam perangkat penentu Konstanta Planck. Dengan mengasumsikan usaha yang diperlukan elektron tereksitasi dari photocatode sebagai A_c. Hubungan Einstein persamaan 4.1 untuk energi kinetik dinotasikan menjadi persamaan 4.2, yang mana nilai energi kinetik elektron nilainya sama dengan besar tegangan yang dikalikan dengan muatan dasar elektron e dan dapat ditulis kembali menjadi persamaan 4.3.

	(4.2)
	(4.3)

Gambar 4.3 adalah contoh gambar spektrum cahaya yang dihasilkan dari perangkat penentu Konstanta Planck, dengan masing-masing berkas cahaya memiliki frekuensi sebagaimana ditunjukkan oleh Tabel 4.1.

Gambar 4.3 Spektrum mercury lamp

Tabel 4.1 Nilai-nilai frekuensi dari spektrum lampu Mercury.

Setting Up Rangkaian :

1. Klik tombol Run yang berada di tengah bawah aplikasi.
2. Set Voltmeter 1 dan 2 untuk mengukur tegangan dengan range maksimum 20 V.
3. Sambungkan kabel penghubung Voltmeter 2 ke Amplifier.
4. Sambungkan kabel ground rangkaian potensimeter ke ground yang berada di Amplifier.
5. Sambungkan juga kabel tegangan perangkat Konstanta Planck ke Amplifier
6. Sambungkan lampu Mercury ke Universal Choke.
7. Nyalakan tombol saklar Amplifier dan Universal Choke, set Amplifier untuk mengukur tegangan, dengan range tegangan pada 10⁰.
8. Geser penutup jendela spektrum, double klik kaca jendela untuk menampilkan/menyembunyikan proyeksi depan dan tombol pengatur posisi photocell.
9. Sesuaikan posisi photocell sesuai berkas cahaya yang akan digunakan sebagai foton, untuk efek fotolistrik dengan memutar tombol posisi photocell ke kiri atau ke kanan.
10. Jika tegangan pada Voltmeter 2 tidak sama dengan 0, putar potensiometer ke kiri atau ke kanan, hingga tegangan di Voltmeter 2 sama dengan atau mendekati 0.
11. Catat nilai tegangan Voltmeter 1 sebagai dara tegangan ambang hasil percobaan.
12. Tekan tombol Reset, yang berada disamping tombol Run jika setiap kali terjadi crash pada aplikasi.

Video Tutorial:

Pengambilan Data :

Potensiometer berfungsi sebagai variabel yang digunakan untuk menentukan besar tegangan ambang. Tegangan ambang yang dimaksud di sini adalah tegangan agar elektron yang tertumbuk foton, meskipun sudah tereksitasi, elektron tersebut tertarik kembali ke photocatode, sehingga tegangan yang ditangkap oleh anode dalam photocell bernilai sama dengan atau mendekati 0. Tegangan photocatode tidak lain adalah tegangan yang dicatat oleh Voltmeter 1, sedangkan tegangan anode adalah tegangan yang dicatat oleh Voltmeter 2. Berikut tabel 4.2 merupakan contoh tabel pengambilan data hasil percobaan:

Tabel 4.2. Contoh tabel pengambilan data percobaan tetapan Planck

Catatan:
Tabel pengambilan data di atas dapat dimodifikasi/ditambah/diganti sesuai kebutuhan.

Kemudian untuk mempermudah perhitungan, data hasil percobaan Tabel 4.2 diubah dalam bentuk grafik hubungan tegangan U dan frekuensi v masing-masing warna, untuk dicari nilai gradientnya.

Gambar 4.4 Grafik kosong hubungan tegangan dan frekuensi

Karena diambil nilai selisih, nilai A_c dapat direduksi sehingga persamaan 4.3 dapat ditulis kembali menjadi persamaan 4.4, dengan m tidak lain adalah nilai gradient dari grafik Gambar 4.4.

(4.4)

Analisa Data :

Hal-hal yang perlu dibahas dari pelaksanaan percobaan ini antara lain:

1. Proses fotolistrik dari perangkat Kontanta Planck yang digunakan.
2. Nilai tetapan Planck (h) yang didapatkan dan dibandingkan dengan literatur.

Referensi :

Anonymous. 2010. Petunjuk Praktikum Fisika Eksperimen II. Laboratorium Fisika Lanjutan Jurusan Fisika FMIPA Universitas Brawijaya. Malang

Authorisasi :

Simulator Praktikum Fisika Eksperimen ini ditujukan untuk membantu pelaksanaan pratikum Fisika Eksperimen yang diadakan di Laboratorium Fisika Lanjutan Jurusan Fisika FMIPA Universitas Brawijaya Malang. Aplikasi ini dapat digunakan untuk kepentingan pribadi, namun tidak diperkenankan untuk meng-copy, merubah, memodifikasi, atau menggandakannya untuk kepentingan komersil dalam bentuk apapun, baik sebagian atau keseluruhan konten, tanpa izin tertulis dari Creator.

Kritik, saran atau pertanyaan dapat dilayangkan melalui email di : uboiz@yahoo.com.

Tim Penyusun (Creator)
Penanggung Jawab :
Drs. Unggul Punjung Juswono, M.Sc.

Programmer :
Drs. Sugeng Rianto, M.Sc.
Dr. Eng Agus Naba, S. Si., M. T, Ph. D.
Ubaidillah, S. Si.