Efek Compton

Gejala Compton merupakan gejala hamburan (efek) dari penembakan suatu materi dengan sinar-X. Efek ini ditemukan oleh Arthur Holly Compton pada tahun 1923. Jika sejumlah elektron yang dipancarkan ditembak dengan sinar-X, maka sinar-X ini akan terhambur. Hamburan sinar-X ini memiliki frekuensi yang lebih kecil daripada frekuensi semula.

Menurut teori klasik, energi dan momentum gelombang elektromagnetik dihubungkan oleh:

E = p.c

E² = p².c² + (m.c²)² ............................................... (3)

Jika massa foton (m) dianggap nol. Gambar 3. menunjukkan geometri tumbukan antara foton dengan panjang gelombang λ, dan elektron yang mula-mula berada dalam keadaan diam.

Gambar 4. Gejala Compton sinar-x oleh elektron.

Compton menghubungkan sudut hamburan θ terhadap yang datang dan panjang gelombang hamburan λ₁ dan λ₂. p₁ merupakan momentum foton yang datang dan p₂ merupakan momentum foton yang dihamburkan, serta p.c merupakan momentum elektron yang terpantul.

Kekekalan momentum dirumuskan:

p₁ = p₂ + p_e atau p_e = p₁ – p₂

Dengan mengambil perkalian titik setiap sisi diperoleh:

p_e² = p₁² + p₂² – 2p₁p₂cos θ .................................. (4)

Kekekalan energi memberikan:

Hasil Compton adalah:

Contoh Soal 2 :

Jika h = 6,6 × 10^-34 Js, c = 3,0 × 10⁸ m/s, dan m = 9,0 × 10^-31 kg, tentukan perubahan panjang gelombang Compton! 

Penyelesaian:

Diketahui: 

h = 6,6 × 10^-34 Js

c = 3,0 × 10⁸ m/s

m = 9,0 × 10^-31 kg

Ditanya: Δλ = ... ?

Pembahasan :

Contoh Soal 3 :

Sebuah foton dengan panjang gelombang 0,4 nm menabrak sebuah elektron yang diam dan memantul kembali dengan sudut 150o ke arah asalnya. Tentukan kecepatan dan panjang gelombang dari foton setelah tumbukan!

Penyelesaian:

a. Laju foton selalu merupakan laju cahaya dalam vakum, c yaitu 3 × 108 m/s.

b. Untuk mendapatkan panjang gelombang setelah tumbukan, dengan menggunakan persamaan efek compton:

Pembahasan :