Efek Compton Dualisme Gelombang Cahaya
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
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
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