Efek compton merupakan peristiwa terhamburnya foton atau sinar X saat menumbuk elektron diam menjadi foton terhambur dan elektron. Efek compton di ungkapkan oleh ilmuwan bernama Compton berdasarkan eksperimennya pada tahun 1923.
Kali ini kita akan membahas tentang efek compton, meliputi pengertian, hamburan, rumus dan contoh soal dengan penjelasan terlengkap.
Baca Juga : Percepatan Gravitasi dan Penjelasannya
Pengertian Efek Compton
Efek Compton adalah peristiwa terhamburnya foton atau sinar X saat menumbuk elektron diam menjadi foton terhambur dan elektron. Efek compton di ungkapkan oleh ilmuwan bernama Compton berdasarkan eksperimennya pada tahun 1923.
Compton melakukan eksperimen penembakan sinar X yang dikeluarkan dari bahan radioaktif lempengan tipis. Hasil eksperimen tersebut menunjukkan jika setelah keluar dari lempengan tersebut, gelombang elektromagnetik akn mengalami hamburan seperti gambar diatas.
Dalam percobaan tersebut, kita dapat melihat jika panjang gelombang foton datang lebih pendek dibandingkan foton yang terhambur.
Peristiwa tersebut merupakan sebuah keanehan karena seharusnya panjang gelombang datang dan yang terhambur adalah sama.
Dari hal tersebut, Compton beranggapan jika foton dianggap gelombang elektromagnetik yaitu sebagai bentuk materi. Bentuk materi tersebut menjelaskan tentang perubahan panjang gelombang foton karena mengalami momentum, maka berlaku pula hukum kekekalan momentum.
Baca Juga : Energi Potensial dan Penjelasannya
Hamburan Efek Compton
Hamburan compton merupakan hamburan inelastis foton akibat bermuatan partikel bebas (elektron). Bagian energi foton ditransfer ke elektron hamburan.
Terdapat juga inverse hamburan compton yang terjadi saat dikenakan transfer partikel bagian dari energi buat foton.
Hamburan compton adalah contoh hamburan inelastis akibat panjang gelombang cahaya yang tersebar berbeda dari radiasi insiden. Namun, efek tersebut bisa dianggap sebagai tabrakan elastis antara elektron dengan foton.
Jumlah perubahan pada panjang gelombang disebut pergeseran compton. Biasanya hamburan compton hanya mengacu pada interaksi yang melibatkan elektron saja.
Efek compton dianggap penting karena cahaya tidak dapat dijelaskan murni sebagai fenomena gelombang. Teori klasik gelombang elektromagnetik, hamburan compton tidak dapat menjelaskan intensitas rendah menggeser panjang gelombang klasik.
Cahaya intensitas yang cukup untuk medan listrik akan mempercepat partikel bermuatan ke kecepatan relativistik yang menyebabkan recoil radiasi terkait pergeseran Doppler dari cahaya yang tersebar. Namun, efek menjadi kecil pada intensitas cahaya yang cukup rendah terlepas dari panjang gelombang.
Cahaya seolah olah terdiri dari partikel yang menjelaskan intensitas rendah hamburan compton. Percobaan compton meyakinkan fisikawan, jika cahaya dapat berperilaku sebagai aliran partikel, seperti objek (kuanta) yang memiliki energi sebanding dengan frekuensi.
Baca Juga : Rotasi Bumi dan Penjelasannya
Rumus Compton
Terdapat beberapa rumus yang berlaku pada efek compton. Berikut beberapa rumus yang berlaku, antara lain:
Rumus persamaan Einstein
E = mc2
E = m.c.c
Keterangan:
E = Energi (J)
M = Massa (kg)
C = Kecepatan cahaya (m/s)
Rumus energi foton Planck:
E = hf
p = hf
p = h/ λ
Keterangan:
p = Momentum foton (Ns)
f = Frekuensi gelombang elektromagnetik (Hz)
h = Tetapan Planck (Js)
λ = Panjang gelombang foton (m)
c = Laju cahaya (m/s)
Penurunan Rumus Efek Compton
Compton merupakan pembuktikan jika gelombang dapat memiliki perilaku seperti partikel. Hal ini memanfaatkan hukum kekekalan energi dan hukum kekekalan momentum.
Karena itulah, perlu diperhatikan perubahan panjang gelombang foton yang disebabkan oleh tumbukan dengan partikel lain. Maka terjadi penurunan persamaan rumus compton menggunakan bantuan vektor dasar, sebagai berikut:
Misanya, momentum awal foton adalah pi, dan momentum akhir foton adalh pf. Energi awal foton adalah Ei dan energi akhir foton yaitu Ef.
Hukum kekekalan energi, yaitu:
Hukum kekekalan momentum, yaitu:
Selanjutnya, rombak persamaan hukum kekekalan energi:
Kuadratkan setiap ruas, ruas kiri dan ruas kanan:
Samakan persamaan (1) dan persamaan (2):
Sehingga,
Keterangan:
λ1= panjang gelombang sinar X sebelum tumbukan (m)
λ_2= panjang gelombang sinar X sesudah tumbukan (m)
m = massa diam elektron (9,1 x 10-31 kg)
h = konstanta Planck (6,625 x 10-34 Js)
c = kecepatan cahaya (3 x 108 ms-1)
ɵ = sudut hamburan sinar X terhadap arah awal (radian atau derajat)
Perlu diketahui bahwa h/(m.c) juga dikenal sebagai panjang gelombang compton.
Baca Juga : Kelajuan, Kecepatan dan Percepatan dengan Penjelasannya
Contoh Soal Efek Compton
Hitung perubahan panjang gelombang foton yang dihamburkan dengan sudut hambur 530 , jika diketahui massa elektron 9,1 x 10-31 Kg !
Jawab
Untuk menjawab soal ini dapat menggunakan rumus efek Compton seperti yang tertulis di bahwah ini
karena yang ditanyakan adalah perubahan panjang gelombang foton yang dihamburkan rumus di atas bisa kita rubah menjadi seperti yang tertulis di bawah ini
Kemudian bisa kita subtitusikan
h = konstanta Planck 6,6 x 10-34 Js
c = laju cahaya 3 x 108 m/s
mo = massa elektron 9,1 x 10-31 Kg
Besar perubahan panjang gelombanng foton yang dihamburkan adalah
Baca Juga : Cermin, Jenis dan Penjelasannya
Demikian artikel mengenai Efek Compton dan Penjelasannya. Semoga artikel ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan anda mengenai pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam.