229
Fisika SMAMA XII
Soal Latihan :
1. Frekuensi ambang suatu logam adalah 6.10
14
Hz, jika logam tersebut disinari cahaya dengan gelombang yang
frekuensinya 10
15
Hz. Hitunglah energi kinetik elektron foto yang terlepas dari permukaan logam tersebut
h = 6,62 × 10
-34
Js 2.
Sebuah elektron baru akan terlepas dari permukaan logam jika disinari cahaya dengan panjang gelombang
5000 Å. Tentukan : h = 6,62 × 10
-34
Js dan c = 3 × 10
8
ms a.
fungsi kerja logam tersebut. W
o
= 3,972 × 10
-19
J b. energi kinetik elektron foto yang terlepas jika disinari
cahaya dengan frekuensi 8 x 10
14
Hz Ek = 1,324 × 10
-19
J 3.
Bila diketahui fungsi kerja sebuah logam 2,1 eV. Jika foton dengan panjang gelombang 5 × 10
-7
m dijatuhkan ke permukaan logam tersebut, tentukan berapa kecepatan
maksimum elektron yang terlepas massa elektron m = 9,1 × 10
-31
kg, muatan elektron e = 1,6 × 10
-19
C, dan h = 6,62 × 10
-34
Js
Peristiwa yang sangat menarik dalam radiasi benda hitam yaitu saat Einstein mengemukakan terjadinya efek fotolistrik, yang membuktikan bahwa
cahaya merupakan pancaran paket-paket energi yang disebut foton. Salah satu contoh penerapan terjadinya efek fotolistrik yaitu pada alat fluksmeter
yaitu suatu alat yang digunakan untuk mengukur intensitas cahaya dalam suatu ruangan. Cobalah terangkan bagaimana prinsip kerja dari fluksmeter
tersebut lengkap dengan skema gambar rangkaiannya? Carilah informasi dari internet atau sumber-sumber referensi yang lain mendukung.
C. Efek Compton
Menurut teori kuantum cahaya, foton berlaku sebagai partikel, hanya foton tidak memiliki massa diam. Jika pendapat
ini benar, maka berdasarkan peristiwa efek fotolistrik yang
dikemukakan oleh Einstein, 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 hfc cocok seperti
Wawasan Produktivitas : Etos Kerja
Di unduh dari : Bukupaket.com
Fisika SMAMA XII
230
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 ter-
hambur 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
O Oc. Dengan menggunakan hukum ke-
kekalan momentum dan kekekalan energi Compton berhasil menunjukkan bahwa
perubahan panjang gelombang foton terhambur dengan panjang gelombang
semula, yang memenuhi persamaan :
.... 7.6
dengan O
= panjang gelombang sinar X sebelum tumbukan m Oc = 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 × 10
8
ms
-1
T = sudut hamburan sinar X terhadap arah semula derajat
atau radian Besaran
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 mem- perkuat teori kuantum yang mengatakan bahwa cahaya mem-
punyai dua sifat, yaitu cahaya dapat sebagai gelombang dan
cahaya dapat bersifat sebagai partikel yang sering disebut sebagai
dualime gelombang cahaya.
T Foton
terhambur
Elektron terhambur Foton datang
Elektron diam
hf c
hf
Gambar 7.7
Skema percobaan Compton untuk menyelidiki tumbukan foton dan elektron
Di unduh dari : Bukupaket.com
231
Fisika SMAMA XII
Pada percobaan efek Compton seberkas sinar X dengan frekuensi 3.10
19
Hz ditembakkan pada elektron diam. Pada saat menumbuk elektron terhambur dengan sudut 60
o
. Bila diketahui m
o
= 9,1.10
-31
kg, h = 6,62.10
-34
Js, dan c = 3.10
8
ms, hitunglah frekuensi sinar X yang terhambur
Penyelesaian Diketahui
: f
= 3 × 10
19
Hz T
= 60
o
m
o
= 9,1 × 10
-31
kg h
= 6,62 × 10
-34
Js c
= 3 × 10
8
ms Ditanyakan : f
c = …… ?
Jawab :
Oc – O = 1 – cos
T =
1 – cos 60
o
= 1 – 0,5
= = 0,1212 × 10
-11
m O
= =
= 1 × 10
-11
m Oc
= O + 0,1212 × 10
-11
m = 1 × 10
-11
+ 0,1212 × 10
-11
m = 1,1212 x 10
-11
m f’
= =
= 2,676 × 10
19
Hz Jadi, frekuensi sinar X yang terhambur sebesar 2,676 × 10
19
Hz.
Contoh Soal
Di unduh dari : Bukupaket.com
Fisika SMAMA XII
232 Soal Latihan :
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
Pada percobaan efek Compton yang mengamati hamburan sinar X setelah menumbuk elektron diam, merupakan bukti bahwa cahaya dapat
berkelakuan sebagai partikel. Tetapi mengapa efek Compton tidak tampak pada gelombang dalam daerah cahaya tampak Coba jelaskan bagaimana
pendapatmu
D. Sifat Gelombang dari Partikel
