7.2 Kesan Fotoelektrik — Nota JomSkor

Kesan fotoelektrik ialah fenomena apabila elektron dipancarkan dari permukaan logam apabila disinari oleh alur cahaya dengan frekuensi tertentu. Elektron yang dipancarkan dikenali sebagai fotoelektron. Fenomena ini menunjukkan percanggahan dengan teori fizik klasik dan membawa kepada perkembangan teori kuantum.

Fizik · Tingkatan 5

Kesan Fotoelektrik

Fenomena pemancaran elektron dari permukaan logam apabila disinari cahaya dengan frekuensi tertentu.

Fotoelektron

Elektron yang dipancarkan dari permukaan logam akibat kesan fotoelektrik.

Frekuensi Ambang

Frekuensi minimum cahaya yang boleh menghasilkan kesan fotoelektrik pada satu jenis logam. Jika frekuensi cahaya kurang daripada $f_0$, tiada fotoelektron akan dipancarkan.

$f_0$

Ciri-ciri Kesan Fotoelektrik

1. Semakin tinggi frekuensi foton cahaya, semakin tinggi tenaga kinetik fotoelektron. 2. Wujud frekuensi ambang ($f_0$). 3. Tenaga kinetik fotoelektron tidak bergantung pada keamatan cahaya. 4. Fotoelektron dipancar secara serta-merta apabila disinar dengan cahaya (jika $f \ge f_0$).

Contoh soalan

Mengapakah keamatan cahaya yang bertambah tidak meningkatkan tenaga kinetik fotoelektron?

Mengikut teori kuantum, tenaga setiap foton bergantung pada frekuensinya ($E = hf$), bukan keamatan cahaya.
Keamatan cahaya yang bertambah bermaksud bilangan foton yang sampai ke permukaan logam bertambah, bukan tenaga setiap foton.
Oleh itu, lebih banyak fotoelektron akan dipancarkan (arus fotoelektrik bertambah), tetapi tenaga kinetik maksimum setiap fotoelektron kekal sama selagi frekuensi cahaya tidak berubah.

Tenaga kinetik fotoelektron bergantung pada frekuensi cahaya, bukan keamatan cahaya. Keamatan cahaya yang lebih tinggi hanya meningkatkan bilangan fotoelektron yang dipancarkan, bukan tenaga kinetik setiap fotoelektron.

Menganggap keamatan cahaya yang lebih tinggi akan menghasilkan fotoelektron dengan tenaga kinetik yang lebih tinggi.
Mengabaikan kewujudan frekuensi ambang ($f_0$) dan beranggapan kesan fotoelektrik boleh berlaku pada sebarang frekuensi.
Percaya bahawa terdapat kelewatan masa untuk pemancaran fotoelektron jika keamatan cahaya rendah (bertentangan dengan pemancaran serta-merta).
Tidak memahami bahawa tenaga kinetik fotoelektron bergantung pada frekuensi cahaya, bukan keamatan.

Fahami dan ingat empat ciri utama kesan fotoelektrik yang diperoleh secara eksperimen.
Bezakan antara peranan frekuensi dan keamatan cahaya dalam kesan fotoelektrik.
Jelaskan konsep frekuensi ambang ($f_0$) dengan tepat.
Mampu menerangkan mengapa teori klasik gagal menjelaskan ciri-ciri kesan fotoelektrik.

Kesan fotoelektrik
Fotoelektron
Frekuensi ambang
Sel foto
Katod
Anod
Miliammeter