15
Gambar 2.3 Terjadinya efek fotolistrik
E. Hamburan Compton
Hamburan compton terjadi sebagai akibat interaksi foton
γ
dengan sebuah elektron yang terikat paling lemah. Apabila
γ
menumbuk elektron jenis ini, maka berdasarkan hukum kekekalan momentum tidak mungkin elektron akan dapat
menyerap seluruh energi foton
γ
. Foton
γ
hanya akan menyerahkan sebagian energinya kepada elektron dan kemudian terhambur menurut sudut
θ
terhadap arah gerak foton
γ
mula-mula. Dalam proses hamburan Compton, foton tidak akan hilang seperti pada
efek fotolistrik, hanya saja arah dan besar energinya yang berubah. Secara skematis peristiwa efek compton dapat digambarkan pada Gambar 2.3:
16
Gambar 2.4 Terjadinya hamburan Compton
Energi foton
γ
yang terhambur setelah tumbukan merupakan fungsi energi foton
γ
mula-mula dan sudut hamburan :
cos 1
1
2
θ
γ
− +
= C
m E
E E
2.3
dengan :
γ
E = Energi foton
γ
joule E = Energi foton mula-mula joule
m = Masa diam elektron kg C = Kecepatan cahaya dalam hampa ms
θ
= Sudut hamburan Berdasarkan hukum kekekalan energi, tentu saja energi elektron Compton
c
E adalah selisih antara energi sinar
γ
mula-mula dan enegi foton
γ
terhambur :
γ
E E
E
c
− =
2.4
17 Apabila harga E
γ
disubstitusikan dalam persamaan 2.4 maka akan didapatkan:
] cos
1 1
cos 1
[
2 2
c m
E c
m E
E E
c
θ θ
− +
− =
2.5
Foton
γ
akan kehilangan energi maksimumnya apabila terjadi tumbukan frontal dengan sudut hamburan
θ
= 180 cos 180
= -1 terhadap elektron, maka pada kondisi ini energi elektron Compton maksimumnya adalah sebesar :
2 max
2 1
E c
m E
E
c
+ =
2.6
F. Efek Produksi Pasangan
Efek produksi pasangan merupakan interaksi antara foton
γ
dengan medan inti atom. Akibatnya seluruh energi foton hilang dan sebagai gantinya akan
muncul pasangan elektron dan positron. Peristiwa ini dinamakan efek pembentukan pasangan. Pembentukan anti materi positron dapat dipandang
sebagai pemancaran sebuah elektron dari suatu tingkat energi negatif menuju ke suatu tingkat energi positif dengan meninggalkan suatu positron dalam daerah
yang biasanya diisi oleh tingkat energi negatif.
18
Gambar 2.5 Pembentukan pasangan
Massa elektron dan positron masing-masing setara dengan energi sebesar 0,511 MeV. Hal itu dapat dihitung melalui persamaan:
E= mc
2
dengan E= energi
m = massa elektron c= kecepatan cahaya
Dengan demikian, efek pembentukan pasangan tidak akan terjadi kecuali jika energi sinar
γ
yang berinteraksi lebih besar dari 2 x 0,511 MeV yang memenuhi persamaan :
E
− +
+ +
=
k k
E E
c m
2
2 2.7
dengan E
= energi mula-mula m
= massa diam elektron c = kecepatan cahaya
+ k
E = energi kinetik positron
− k
E = energi kinetik elektron
19 Positron merupakan partikel yang tidak stabil dan mempunyai umur paro
yang sangat pendek. Setelah terbentuk kedua pasangan positron dan elektron tersebut akan diubah menjadi dua buah foton yang masing-masing berenergi
0,511 MeV dan dipancarkan pada arah yang bertolak belakang 180 satu
terhadap yang lain.
G. Tipe Detektor Geiger-Mueller
Kategori