Langkau ke kandungan
Fizik · Tingkatan 5 (SPM) · 7.0 FIZIK KUANTUM

7.2 Kesan Fotoelektrik

Anda akan menerangkan kesan fotoelektrik dan mengenal pasti empat ciri kesan fotoelektrik yang tidak dapat diterangkan menggunakan teori gelombang.

  • KSSM
  • 2 SP
  • 10 latihan
  • Percuma

SP 7.2.1Menerangkan kesan fotoelektrik.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Menerangkan

Murid perlu menerangkan kesan fotoelektrik berdasarkan simulasi dan aktiviti penentuan pemalar Planck.

  1. IsiKesan fotoelektrik
    Huraian

    Kesan fotoelektrik ialah pemancaran elektron dari permukaan logam apabila disinari cahaya berfrekuensi cukup tinggi. Satu foton memberikan semua tenaganya kepada satu elektron.

    Contoh

    Elektroskop bercas negatif dengan plat zink kehilangan cas apabila disinari ultraungu.

  2. IsiKit Pemalar Planck
    Huraian

    LED pelbagai warna disambung pada voltan yang dinaikkan sehingga LED mula menyala. Tenaga eV pada voltan itu dianggap sama dengan tenaga foton hc/λ, maka h boleh dianggar.

    Contoh

    LED merah λ = 630 nm mula menyala pada 1.97 V: h ≈ eVλ/c = 1.6 × 10⁻¹⁹ × 1.97 × 6.3 × 10⁻⁷ ÷ 3.0 × 10⁸ = 6.6 × 10⁻³⁴ J s.

NotaKesan fotoelektrik

Kesan fotoelektrik ialah pemancaran elektron dari permukaan logam apabila disinari cahaya atau sinaran elektromagnet yang mempunyai frekuensi cukup tinggi. Elektron yang dipancarkan dipanggil fotoelektron. Contoh: plat zink yang disinari sinar ultraungu memancarkan elektron.

SP 7.2.1

Peta alirProses kesan fotoelektrik

  1. Foton cahaya menuju permukaan logam
  2. Satu foton memindahkan semua tenaganya kepada satu elektron
  3. Jika tenaga foton cukup, elektron terlepas dari permukaan
  4. Fotoelektron dipancarkan dan boleh menghasilkan arus
SP 7.2.1

SP 7.2.2Mengenal pasti empat ciri kesan fotoelektrik yang tidak dapat diterangkan menggunakan teori gelombang.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Mengenal pasti

Murid perlu mengecam empat ciri kesan fotoelektrik yang tidak dapat diterangkan oleh teori gelombang.

  1. IsiKesan frekuensi dan frekuensi ambang
    Huraian

    Pemancaran bergantung pada frekuensi cahaya; wujud frekuensi ambang yang di bawahnya tiada fotoelektron walau sekuat mana cahaya.

    Contoh

    Cahaya merah terang tidak memancarkan elektron dari zink, tetapi ultraungu malap boleh.

  2. IsiKeamatan dan masa pemancaran
    Huraian

    Tenaga kinetik maksimum fotoelektron tidak bergantung pada keamatan; fotoelektron dipancarkan serta-merta apabila disinari.

    Contoh

    Menggandakan keamatan menggandakan arus fotoelektrik tetapi tenaga kinetik maksimum tidak berubah.

JadualEmpat ciri yang tidak dapat diterangkan teori gelombang

PemerhatianRamalan teori gelombang
Wujud frekuensi ambang; di bawahnya tiada elektron dipancarkanCahaya apa-apa frekuensi boleh memancarkan elektron jika cukup terang
Tenaga kinetik maksimum fotoelektron tidak bergantung pada keamatan cahayaCahaya lebih terang memberi tenaga kinetik lebih tinggi
Tenaga kinetik maksimum bertambah apabila frekuensi bertambahFrekuensi tidak mempengaruhi tenaga kinetik
Pemancaran berlaku serta-mertaElektron perlu masa untuk mengumpul tenaga
SP 7.2.2

Tahukah andaTahukah anda

Einstein menerima Hadiah Nobel Fizik 1921 kerana menerangkan kesan fotoelektrik, bukan kerana teori kerelatifan.

SP 7.2.2

Ingat: mnemonik & kad imbas

Mnemonik

FKTS
Frekuensi ambang, Keamatan tidak mengubah tenaga kinetik maksimum, Tenaga kinetik bertambah dengan frekuensi, Serta-merta: empat ciri kesan fotoelektrik

Kad imbas

Kesan fotoelektrik
Pemancaran elektron dari logam apabila disinari cahaya berfrekuensi cukup tinggi
Fotoelektron
Elektron yang dipancarkan dalam kesan fotoelektrik
Frekuensi ambang
Frekuensi minimum untuk memancarkan elektron dari logam
Kesan keamatan cahaya
Menambah bilangan fotoelektron, bukan tenaga kinetik maksimum
Masa pemancaran
Serta-merta, tanpa lengah masa

Semak kefahaman

  1. Nyatakan maksud kesan fotoelektrik. (SP 7.2.1)

    Lihat jawapan

    Kesan fotoelektrik ialah pemancaran elektron dari permukaan logam apabila disinari cahaya berfrekuensi cukup tinggi.

  2. Nyatakan dua ciri kesan fotoelektrik yang tidak dapat diterangkan oleh teori gelombang. (SP 7.2.2)

    Lihat jawapan

    Wujud frekuensi ambang; tenaga kinetik maksimum bergantung pada frekuensi, bukan keamatan; elektron dipancarkan serta-merta.

10 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.

Tahap Penguasaan (TP)

TPTafsiran
TP1Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran asas sains mengenai Fizik Kuantum.
TP2Memahami Fizik Kuantum serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut.
TP3Mengaplikasikan pengetahuan mengenai Fizik Kuantum untuk menerangkan kepentingannya kepada kehidupan.
TP4Menganalisis pengetahuan mengenai Fizik Kuantum dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan.
TP5Menilai pengetahuan mengenai Fizik Kuantum dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan aktiviti/ tugasan.
TP6Mereka cipta menggunakan pengetahuan dan kemahiran sains mengenai Fizik Kuantum dalam konteks penyelesaian masalah atau membuat keputusan dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan dalam situasi baharu secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ ekonomi/ budaya masyarakat.
Untuk guru: cadangan aktiviti mencapai TP (6)
  1. TP1

    Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran asas sains mengenai Fizik Kuantum.

    Aktiviti: Murid memadankan kad 'kesan fotoelektrik' dengan gambar cahaya ultraungu mengenai plat zink dan menyebut bahawa elektron dibebaskan daripada permukaan logam. 10 minit.

    Evidens PBD: Padanan kad dan sebutan lisan dicatat guru

    SP disasar: 7.2.1 · Latihan sepadan: aras Mengingat
  2. TP2

    Memahami Fizik Kuantum serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut.

    Aktiviti: Murid menerangkan kesan fotoelektrik menggunakan rajah sel foto, menyatakan apa yang berlaku apabila cahaya dengan frekuensi tinggi dan rendah menyinari logam.

    Evidens PBD: Rajah berlabel dan penerangan ringkas

    SP disasar: 7.2.1 · Latihan sepadan: aras Memahami
  3. TP3

    Mengaplikasikan pengetahuan mengenai Fizik Kuantum untuk menerangkan kepentingannya kepada kehidupan.

    Aktiviti: Murid memerhatikan simulasi kesan fotoelektrik dengan mengubah frekuensi dan keamatan cahaya, merekod sama ada elektron dibebaskan dan menyenaraikan empat ciri yang tidak dapat diterangkan oleh teori gelombang.

    Evidens PBD: Jadual pemerhatian dan senarai empat ciri

    SP disasar: 7.2.1, 7.2.2 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi
  4. TP4

    Menganalisis pengetahuan mengenai Fizik Kuantum dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan.

    Aktiviti: Murid membandingkan ramalan teori gelombang dan hasil eksperimen bagi empat ciri kesan fotoelektrik dalam jadual dan menerangkan mengapa teori gelombang gagal, merujuk kepada frekuensi ambang.

    Evidens PBD: Jadual perbandingan teori gelombang dan eksperimen

    SP disasar: 7.2.1, 7.2.2 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
  5. TP5

    Menilai pengetahuan mengenai Fizik Kuantum dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan aktiviti/ tugasan.

    Aktiviti: Murid menilai dua pernyataan pelajar tentang kesan fotoelektrik (keamatan tinggi sentiasa membebaskan elektron; frekuensi rendah dengan keamatan tinggi masih tidak membebaskan) dan mewajarkan yang betul dengan bukti.

    Evidens PBD: Justifikasi bertulis pernyataan betul dengan bukti

    SP disasar: 7.2.2 · Latihan sepadan: aras Menilai dan Menghayati
  6. TP6

    Mereka cipta menggunakan pengetahuan dan kemahiran sains mengenai Fizik Kuantum dalam konteks penyelesaian masalah atau membuat keputusan dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan dalam situasi baharu secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ ekonomi/ budaya masyarakat.

    Aktiviti: Murid mereka bentuk poster atau demonstrasi ringkas (simulasi atau model) 'Cahaya sebagai Foton' untuk menerangkan empat ciri kesan fotoelektrik kepada murid lain dan menyoal mereka.

    Evidens PBD: Poster atau demonstrasi dinilai dengan rubrik ringkas

    SP disasar: 7.2.1, 7.2.2 · Latihan sepadan: aras Mencipta

Cadangan sahaja; TP rasmi ditentukan guru melalui pertimbangan profesional (PBD). Buka unit dan latihan

Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 25 unit Fizik Tingkatan 5 untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.

Unit lain dalam 7.0 FIZIK KUANTUM

  1. 7.1 Teori Kuantum Cahaya
  2. 7.2 Kesan Fotoelektrik
  3. 7.3 Teori Fotoelektrik Einstein Penguasaan Penguasaan Penguasaan…