Pada percobaan Compton seberkas sinar -X dengan panjang gelombang 0,6 nm menumbuk sasaran elektron dalam atom karbon apabila sinar-X dihamburkan membentuk sudut

Kelas: XII
Mata pelajaran: Fisika 
Materi: Gelombang Elektromagnetik

Kata kunci: Percobaan dan Efek Compton

Jawaban pendek:

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° terhadap arah semula.

Besarnya panjang gelombang sinar-X yang terhambur adalah 5,9757 x 10⁻¹⁰ meter.

Jawaban Panjang:

Efek Compton adalah efek pada gelombang elektromagnetik (termasuk cahaya) yang ditemukan oleh Arthur Holly Compton pada tahun 1923. Efek ini adalah hamburan dari gelombang elektromagnetik oleh partikel bermuatan. Efek ini menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik bukan hanya berupa gelobang, namun juga berupa partikel, yang kemudian disebut dengan photon.

Pada percobaan Compton yang menunjukkan adanya efek ini,sebuah sinar-X monokromatik (dengan panjang gelombang seragam), ditembakkan ke sasaran. Diantara sumber gelombang dan sasaran terdapat partikel bermuatan (umumnya elektron) yang akan menyebabkan perubahan arah sebagian gelombang elektromagnetik ini. Perubahan arah ini terjadi karena hilangnya sebagian energi kinetik dari foton tersebut.

Persamaan yang menyimpulkan hubungan dalam percobaan ini adalah:

λ - λ’ = (h/m₀c) (1 – cos θ)

Dimana:

λ = panjang gelombang sinar X sebelum tumbukan (m)

λ’ = panjang gelombang sinar X setelah tumbukan (m)

h = konstanta Planck (6,625 × 10⁻³⁴ Js)

mo = massa diam elektron (9,1 × 10⁻³¹ kg)

c = kecepatan cahaya (3 × 108 ms-1)

θ = sudut hamburan sinar X terhadap arah semula (derajat atau radian)

Nilai (h/m₀c) adalah panjang gelombang Compton sebesar 2,43×10⁻¹² meter.

Diketahui panjang gelombang awal sinar-X sebesar 0,6 nm (6 x 10⁻¹⁰ meter) dan sudut haburan sebesar 90⁰, maka panjang gelombang terhambur adalah:

λ - λ’ = (h/m₀c) (1 – cos θ)

λ’ = λ – ((h/m₀c) (1 – cos θ))

    = (6 x 10⁻¹⁰) – ((2,43×10⁻¹²)(1 – cos 90⁰))

    = (6 x 10⁻¹⁰) – ((2,43×10⁻¹²)(1 – 0))

    = 5,9757 x 10⁻¹⁰ meter