Efek Compton

Arthur Holy Compton pada tahun 1923 telah mengamati gejala-gejala tumbukan antara foton yang berasal dari sinar X dengan elektron. Compton mengamati hamburan foton dari sinar X oleh elektron dapat diterangkan dengan menganggap bahwa foton seperti partikel dengan energi  hf dan momentum  hf/c  cocok seperti yang diusulkan oleh Einstein.

Percobaan Compton cukup sederhana yaitu sinar X monokromatik (sinar X yang memiliki panjang gelombang tunggal) dikenakan pada keping tipis berilium sebagai sasarannya. Kemudian untuk mengamati foton dari sinar X dan elektron yang terhambur dipasang detektor. Sinar X yang telah menumbuk elektron akan kehilangan sebagian energinya yang kemudian terhambur dengan sudut hamburan sebesar  T terhadap arah semula. Berdasarkan hasil pengamatan ternyata sinar X yang terhambur memiliki panjang gelombang yang lebih besar dari panjang gelombang sinar X semula. Hal ini dikarenakan sebagian energinya terserap oleh elektron. Jika energi foton sinar X mula-mula hf dan energi foton sinar X yang terhambur menjadi (hf – hf’) dalam hal ini f > f’, sedangkan panjang gelombang yang terhambur menjadi tambah besar yaitu λ> λ c.

Dengan menggunakan hukum kekekalan momentum dan kekekalan energy Compton berhasil menunjukkan bahwa perubahan panjang gelombang foton terhambur dengan panjang gelombang semula, yang memenuhi persamaan :

                         h        

       λ’ - λ  =  --------- ( 1 – cos θ )

                        m₀ c     

dengan

λ = panjang gelombang sinar X sebelum tumbukan (m)

λ c = panjang gelombang sinar X setelah tumbukan (m)

h = konstanta Planck (6,625 × 10-34 Js)

m_o = massa diam elektron (9,1 × 10-31 kg)

c = kecepatan cahaya (3 × 108 ms-1)

θ =  sudut hamburan sinar X terhadap arah semula (derajat atau radian)

Besaran  h/m₀.c  sering disebut dengan  panjang gelombang Compton. Jadi jelaslah sudah bahwa dengan hasil pengamatan Compton tentang hamburan foton dari sinar X menunjukkan bahwa foton dapat dipandang sebagai partikel, sehingga memperkuat teori kuantum yang mengatakan bahwa cahaya mempunyai dua sifat, yaitu  cahaya dapat sebagai gelombang dan cahaya dapat bersifat sebagai partikel yang sering disebut sebagai  dualime gelombang cahaya.

Contoh soal

Pada percobaan efek Compton seberkas sinar X dengan frekuensi 3.10¹⁹ Hz ditembakkan pada elektron diam. Pada saat menumbuk elektron terhambur dengan sudut 60^o. Bila diketahui mo = 9,1.10^-31 kg, h = 6,62.10^-34 Js, dan c = 3.10⁸ m/s, hitunglah frekuensi sinar X yang terhambur!

Penyelesaian

Diketahui : f = 3 × 10¹⁹ Hz

Θ  =60^o

m_o = 9,1 × 10^-31 kg

h = 6,62 × 10^-34 Js

c = 3 × 10⁸ m/s

Ditanyakan : f’ = …… ?

Latihan Soal

1     .       Pada percobaan Compton seberkas sinar X  dengan panjang gelombang 0,6 nm menumbuk sasaran elektron dalam atom karbon, apabila sinar X dihamburkan membentuk sudut 90^o terhadap arah semula. Hitunglah panjang gelombang sinar X yang terhambur!

2.      Berkas sinar-X dengan panjang gelombang 0,010 A disinarkan pada sebuah elektron bebas yang diam. Ternyata, sinar-X tersebut dihamburkan dengan sudut 60°.

a.      Tentukan panjang gelombang sinar-X yang dihamburkan. (kunci : 2,2 x 10^-12m)

b.      Berapakah energi yang diterima elektron? (kunci : 1,02 x 10^-13J)

LINK FISIKA

|| HOME||RADIASI BENDA HITAM || HUKUM STEFAN –BOLTZMANN || HUKUM PERGESERAN WIEN || TEORI RAYLEIGHT-JEANS  || TEORI KUANTUM PLANCK || EFEK FOTOLISTRIK || EFEK COMPTON || SIFAT GELOMBANG DAN PARTIKEL||