Fisika untuk Hiburan 80: Efek Fotolistrik (Bagian I)

Sel-sel fotolistrik terbagi menjadi 2 kelompok besar. Dalam sel-sel kelompok pertama, ruang hampa setinggi mungkin dibuat di dalam bohlam. Dalam sel-sel kelompok kedua, bohlam berisi gas dalam jumlah yang sangat kecil. Fotosel dari kelompok pertama kurang sensitif, tetapi memiliki banyak sifat berharga lainnya.

Ekperimen dengan efek fotolistrik. Sumber: buku The Nine Colours of Rainbow, hlm. 75.

Diagram ekperimen dengan efek fotolistrik: 1. Ketika katoda disinari, meter menunjukkan bahwa arus yang cukup kuat mengalir melalui rangkaian. 2. Ketika anoda disinari, tidak ada arus dalam rangkaian. 3. Tegangan dalam rangkaian sangat menurun. Ketika anoda disinari, meter menunjukkan bahwa sebuah arus lemah sedang mengalir.

Dalam eksperimen ini, kita akan menggunakan sel fotolistrik vakum tinggi, yaitu sel yang hampir semua udaranya dipompa keluar dari bohlamnya. Selain itu, demi kenyamanan, desain fotosel harus diubah sehingga kedua elektroda merupakan pelat-pelat datar dengan ukuran yang persis sama dan terbuat dari logam yang sama. Fotosel seperti itu ditunjukkan dalam diagram eksperimen di atas.

Hubungkan terminal negatif baterai ke salah satu elektroda dan terminal positif, melalui galvanometer, ke elektroda yang lain. Kemudian elektroda semula (negatif) akan menjadi katoda, dan yang terakhir (positif), menjadi anoda.

Tempatkan fotosel dalam sebuah kotak gelap. Indikator galvanometer akan berada di nol. Tapi jika tutup kotak kita buka sedikit, indikator galvanometer akan membelokkan ke kanan.

Semakin banyak cahaya yang masuk ke dalam kotak, semakin banyak pula arus yang akan mengalir melalui fotosel, dan indikator galvanometer semakin membelok ke kanan.

Dengan memvariasikan lebih lanjut kondisi eksperimen ini, ditemukan bahwa sama sekali tidak perlu menyinari seluruh fotosel untuk membuat arus mengalir.

Sinar cahaya hanya perlu jatuh pada katoda, bukan pada permukaan katoda yang menghadap ke anoda. Selain itu, jika hanya anoda yang disinari, sedangkan katoda tetap gelap, indikator galvanometer akan tetap pada posisi nol.

Tetapi satu-satunya perbedaan antara katoda dan anoda dalam eksperimen ini adalah bahwa anoda terhubungkan ke kutub positif baterai, sedangkan katoda terhubungkan ke kutub negatif.

Itulah sebabnya arus mengalir hanya ketika kita menyinari katoda, tetapi jika kita membalikkan koneksi baterai, katoda akan menjadi anoda dan sebaliknya.

Oleh karena itu, jika kita kemudian menyinari apa yang sebelumnya merupakan anoda, kita akan membuat arus mengalir, bukan? Ya, itulah persisnya yang akan terjadi.