Efek Compton

In Fisika SMA

Efek Compton – Jika pada topik sebelumnya kalian telah mempelajari teori kuantum Max Planck, maka pada topik ini kalian akan belajar tentang efek Compton. Apa sih efek Compton? Jika timbul efek, pasti ada penyebabnya kan? Nah, untuk membahas hal itu, mari kita pelajari topik ini.

Efek Compton merupakan sebuah nama yang diusulkan oleh penemunya yaitu Arthur Holly Compton setelah menerima hadiah Nobel pada tahun 1927 di Amerika Serikat. Hasil penelitianCompton ini, bertentang dengan teori gelombang klasik yang menyatakan bahwa panjang gelombang sinar elektromagnetik akan bersifat tetap untuk semua medium.

W1siZiIsIjIwMTUvMDIvMjIvMjIvMTYvMTcvNDExL2NvbXB0b24ucG5nIl0sWyJwIiwidGh1bWIiLCI2MDB4XHUwMDNlIix7fV1d Efek Compton

Gambar 1. Arthur Holly Compton (Sumber: di bawah lisensi Wikimedia Common)

Compton melakukan eksperimen dengan menembakkan berkas sinar X dengan panjang gelombang λ ke arah target yang terbuat dari karbon seperti Gambar 2.

W1siZiIsIjIwMTUvMDIvMjIvMjIvMTYvMTcvNDExL2NvbXB0b24ucG5nIl0sWyJwIiwidGh1bWIiLCI2MDB4XHUwMDNlIix7fV1d Efek Compton

Gambar 2. Skema Penelitian Compton

Sinar-X merupakan radiasi gelombang elektromagnetik dengan tingkat frekuensi tertinggi ke-2 setelah sinar gamma. Ketika sinar X mengenai target karbon, maka sinar X tersebut akan terhambur dengan sudut hambur φ, lalu hamburan tersebut akan ditangkap oleh detektor untuk dianalisis hasilnya. Compton mengukur panjang gelombang dan intensitas sinar X yang terhambur dari berbagai arah dengan menempatkan beberapa detektor. Hasil percobaanCompton menunjukkan bahwa panjang gelombang hamburan sinar X lebih besar dibandingkan panjang gelombang awal yang ditembakkan. Hal ini tentu bertentangan dengan teori gelombang klasik. Untuk menjelaskan adanya fenomena tersebut, Compton menganggap bahwa foton merupakan materi yang dapat memindahkan momentum dan energi. Sebagai materi, foton memiliki momentum dan berlaku hukum kekekalan momentum di dalamnya. Berikut ini contoh penggambaran antara panjang gelombang datang dan panjang gelombang hamburan. Hamburan tersebut yang biasa disebut hamburan Compton atau efek Compton.

W1siZiIsIjIwMTUvMDIvMjIvMjIvMTYvMTcvNDExL2NvbXB0b24ucG5nIl0sWyJwIiwidGh1bWIiLCI2MDB4XHUwMDNlIix7fV1d Efek Compton

Gambar 3. Hamburan Compton
Dengan persamaan kesetaraan energi-massa dari Einstein diperoleh perumusan sebagai berikut.

W1siZiIsIjIwMTUvMDIvMjIvMjIvMTYvMTcvNDExL2NvbXB0b24ucG5nIl0sWyJwIiwidGh1bWIiLCI2MDB4XHUwMDNlIix7fV1d Efek Compton

Untuk foton, besarnya energi adalah hf, maka momentum foton adalah sebagai berikut.

W1siZiIsIjIwMTUvMDIvMjIvMjIvMTYvMTcvNDExL2NvbXB0b24ucG5nIl0sWyJwIiwidGh1bWIiLCI2MDB4XHUwMDNlIix7fV1d Efek Compton

Keterangan:
h = konstanta Planck yang nilainya 6,63 x 10-34 J.s;
f = frekuensi foton;
c = cepat rambat cahaya; dan
λ = panjang gelombang foton.

Hukum kekekalan berlaku pada foton, elektron, dan energi kinetik. Berdasarkan hukum kekekalan momentum diperoleh persamaan berikut.

W1siZiIsIjIwMTUvMDIvMjIvMjIvMTYvMTcvNDExL2NvbXB0b24ucG5nIl0sWyJwIiwidGh1bWIiLCI2MDB4XHUwMDNlIix7fV1d Efek Compton

Persamaan di atas disebut persamaan pergeseran Compton dengan keterangan sebagai berikut.
λ’ – λ = ∆λ dengan λ’ adalah panjang gelombang foton setelah tumbukan, λ adalah panjang gelombang foton sebelum tumbukan;
h = konstanta Planck;
m = massa elektron;
c = cepat rambat cahaya; dan
α = sudut hamburan foton
hmc= panjang gelombang Compton.

Contoh Soal

Sinar X dengan panjang gelombang 22 pm dan energi foton 56 keV dihamburkan dari target karbon. Sinar yang terhambur terdeteksi 60o terhadap sinar datang. Tentukan berapa pergeseran Compton dari sinar X tersebut ?
Pembahasan
Diketahui:
λ = 22 pm = 22 x 10-12 m
E = 56 keV
α = 60o
Ditanyakan: ∆ λ ?
Jawab:

W1siZiIsIjIwMTUvMDIvMjIvMjIvMTYvMTcvNDExL2NvbXB0b24ucG5nIl0sWyJwIiwidGh1bWIiLCI2MDB4XHUwMDNlIix7fV1d Efek Compton

Jadi, nilai pergeseran Comptonnya adalah 1,2 x 10-12 m.

Tags: #Efek Compton

author
Author: 
    Percepatan
    Percepatan
    Percepatan – Pada topik sebelumnya kalian telah belajar
    Gerak Lurus Berubah Beraturan
    Gerak Lurus Berubah Beraturan
    Gerak Lurus Berubah Beraturan – Pada topik sebelumnya
    Gerak Lurus Beraturan
    Gerak Lurus Beraturan
    Gerak Lurus Beraturan – Pada topik sebelumnya, kalian
    Definisi dan Besaran Gerak Lurus
    Definisi dan Besaran Gerak Lurus
    Definisi dan Besaran Gerak Lurus – Pada topik
    Must read×

    Top