233
Radiasi Benda Hitam
7. Ulangi langkah 6 untuk harga resistor variabel menjadi semakin kecil.
8. Catatlah data yang diperoleh pada tabel ya ng tersedia.
9. Gambarkan grafik hubungan antara I
LDR
dengan V
chy
. 10. Apa yang dapat disimpulkan dari eksperimen ini.
Baterai aki Hambatan variabel
Voltmeter Ampermeter
Kotak LDR
Lampu
No I
chy
V
chy
I
LDR
Keterangan
F. Efek Compton
Telah Anda ketahui bahwa cahaya atau gelombang elektro- magnetik yang menembus kaca, panjang gelombang dan
frekuensinya setelah keluar dari kaca tidak mengalami perubahan. Dengan kata lain, gelombang itu tidak menga-
lami perubahan energi. Pernyataan ini kontradiktif dengan apa yang dialami oleh Compton. Pada 1923, Compton
melakukan percobaan dengan menjatuhkan sinar-X yang berasal dari bahan radioaktif pada lempengan tipis. Hasil
pengamatannya menunjukkan bahwa setelah keluar dari lempengan gelombang elektromagnetik mengalami ham-
buran. Terbukti panjang gelombang bertambah panjang. Hal itu dirasa aneh, karena teori klasik yang ada pada
saat itu tidak dapat menjelaskan peristiwa tersebut. Untuk menjelaskan masalah itu, Compton menganggap foton
gelombang elektromagnetik sebagai materi.
Gambar 5.7
Di unduh dari : Bukupaket.com
234
Fisika untuk SMAMA kelas XII
Karena dianggap sebagai materi, foton mempunyai momentum sehingga tumbukan antara foton sebagai materi
dan elektron dalam lempengan berlaku hukum kekekalan momentum.
Peristiwa itu dapat dijelaskan sebagai berikut.
Dengan persamaan kesetaraan energi-massa dari Einstein, diperoleh:
E
= m . c
2
E = mc . c = p . c
Mengingat energi foton Planck E = hf maka momentum foton dapat ditentukan:
atau dengan:
p = momentum foton Ns
h = tetapan Planck Js
f = frekuensi gelombang elektromagnetik Hz
c = laju cahaya ms
= panjang gelombang foton m Karena gelombang foton setelah tumbukan bertambah
panjang, berarti energi foton berkurang E = hf – hf ‘, dalam hal ini f f ‘ dan
Melalui penurunan rumus yang agak panjang tidak diuraikan di sini diperoleh persamaan:
dengan: = panjang gelombang foton setelah tumbukan
= panjang gelombang foton sebelum tumbukan h
= tetapan Planck 6,63 × 10
–34
Js m
= massa elektron 9,1 × 10
–31
kg c
= laju cahaya 3 × 10
8
ms
Gambar 5.8
Skema percobaan tumbukan foton dengan elektron oleh
Compton.
hf foton datang
elektron diam elektron
foton terambur
E hf
Di unduh dari : Bukupaket.com
235
Radiasi Benda Hitam
= sudut penyimpangan foton terhadap arah semula Mengingat merupakan konstanta dan dapat ditulis
sebagai = panjang gelombang Compton untuk elek-
tron. Maka,
= 2,43 . 10
–12
m = 2,43 pm = 2,43 . 10
–2
Å. Dengan demikian, persamaan dapat dituliskan:
– =
1 – cos Apabila
sudut = 0
o
, panjang gelombang foton ter- hambur akan minimum paling pendek.
– =
1 – cos = 1 – 1
Jika panjang gelombang foton yang terhambur mini- mum, maka energi kinetik elektron yang terpental ter-
tumbuk foton juga minimum. Elektron yang tertumbuk foton akan diam.
Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut.
karena maka Ek
e
= 0 elektron tetap diam. Untuk sudut = 180
o
, panjang gelombang foton yang terhambur maksimum paling panjang.
– =
1 – cos 180° = 1 – –1 =
. 2 =
+ 2 Jika panjang gelombang foton yang terhambur maksi-
mum, maka elektron terpental maksimum. Artinya, energi kinetik elektron maksimum.
Di unduh dari : Bukupaket.com
236
Fisika untuk SMAMA kelas XII
= + Ek
e
Ek
e
= hf – f ‘ Ek
e
= Dari percobaan tersebut, Compton berkesimpulan
bahwa gelombang elektromagnetik termasuk di dalamnya cahaya mempunyai sifat kembar, yaitu sebagai gelombang
dan sebagai materi atau partikel. Pada peristiwa interfe- rensi, difraksi, dan polarisasi lebih tepat apabila cahaya
dipandang sebagai gelombang, sedangkan pada peristiwa efek fotolistrik dan efek Compton lebih tepat apabila ca-
haya dipandang sebagai partikel.
Pada sebuah percobaan efek fotolistrik, arus mengalir pada sumbu amperemeter. Ketika potensial penghenti bernilai 2,5 V, ampereme-
ter menunjukkan angka nol. Tentukanlah energi kinetik elektron yang terlepas pada efek fotolistrik tersebut.
Jawab:
Diketahui: V
s
= 2,5 V Energi potensial pengganti E
k
eV = 1.61 × 10
–19
c2,5 V E
k
= 4.0 × 10
–19
J Jadi, energi kinetik elektronnya 4.0 × 10
–19
J.
Contoh Soal 5.3
Kerjakanlah dalam buku latihanmu.
1. Lampu natrium 20 W memancarkan cahaya
kuning dengan panjang gelombang 589 nm. Berapakah jumlah foton yang dipancarkan
lampu itu setiap sekon?
2. Sebuah lampu pijar 100 W memancarkan cahaya dengan panjang gelombang 6600
. Jika energi lampu pijar yang berubah menjadi energi cahaya 6 dan konstanta
Planck h = 6,6 × 10
-34
Js, berapakah jumlah foton yang dipancarkan oleh lampu setiap
sekon?
Uji Kemampuan 5.2
3. Elektron foto dipancarkan dengan kecepatan
nol dari suatu permukaan. Jika panjang gelombang sinar adalah 780 nm dan
kecepatan cahaya 3 × 10
8
ms, tentukan besarnya fungsi kerja logam tersebut.
4. Cahaya dengan panjang gelombang 60 nm
meradiasi permukaan logam yang memiliki fungsi kerja 0,3 × 10
-18
J. Jika c = 3 × 10
8
ms dan h = 6,6 ×10
-34
Js, tentukan: a.
energi kinetik maksimum elektron –fotonya;
b. potensial
henti.
Di unduh dari : Bukupaket.com
237
Radiasi Benda Hitam
G. Teori Gelombang De Broglie
