EFEK COMPTON20 DecMenurut teori kuantum cahaya, foton berlaku sebagai partikel, hanya saja foton tidak mempunyai massa diam.  jika hal ini benar kita harus bisa menganalisis tumbukan antara foton dengan elektron, misalnya, dengan cara yang sama seperti tumbukan bola bilyard dianalisis dengan mekanika pendahuluan.gambar dibawah ini menunjukan bagaimana tumbukan serupa itu digambarkan, dengan foton itu digambarkan, dengan foton sinar-x menumbuk elektron (yang mula-mula dalam keadaan diam terhadap sistem koordinat laboratorium) dan kemudian mengalami hamburan dari arahnya semula sedangkan elektronnya menerima impulse dan mulai bergerak. dalam tumbukan ini foton dapat dipandang sebagai partikel yang kehilangan sejumlah energi yang besarnya sama dengan energi kinetik K yang diterima oleh elektron, walaupun sebenarnya kita mengamati dua foton yang berbeda. jika foton semula mempunyai frekuensiv, maka foton hambur mempunyai frekuensi yang lebih rendah v’, sehingga:

Kehilangan energi foton = Energi yang diterima elektronhv - hv’ = K        (1)karena momentum partikel tak bermassa berkaitan dengan energi menurut rumusE = pc

dan karena energi foton adalah hv, momentumnya adalahp = E/c = hv/c (2)

gambar fek comptonMomentum, tidak seperti energi, merupakan kuantitas vektor yang mempunyai arah dan besar, dan dalam tumbukan momentum harus kekal dalam masing-masing sumbu dari kedua sumbu yang saling tegak-lurus. (bila lebih dari dua benda yang bertumbuka, tentu saja momentum harus kekal pada masing-masing sumbu dari ketiga sumbu yang saling tegak-lurus). arah yang dipilih disini adalah arah foton semula dan satu lagi tegak-lurus pada bidang yang mengandung elektron dan foton hambur (lihat gambar diatas). momentum semula adalah hv/c, momentum foton hambur adalah hv’/c, dan momentum elektron mula serta akhir adalah, berurutan, 0 dan p, dalam arah foton semulaMomentum mula = Momentum akhir

dan tegak lurus pada arah iniMomentum mula = Momentum akhir

Sudut ф menyatakan sudut antara arah mula dan arah foton hambur, dan θ ialah sudt antara arah foton mula dan arah elektron yang tertumbuk. dari pers. 1, 3 dan 4 kita sekarang mendapatkan rumus yang menghubungkan beda panjang gelombang antara foton mula dan foton hambur dengan sudut ф antara arah masing-masing, kedua besaran tersebut adalah kuantitas yang dapat diukur.langkah awal mengalikan persamaan 3 dan 4 dengan c dan menuliskannya kembali sebagai berikut:

dengan mengkuadratkan masing-masing persamaan ini dan menambahkannya, sudut θ dapat dieliminasi, tinggal

kemudian kita samakan kedua ruas untuk energi total partikel

sehingga akan didapatkan

karena

maka akan didapatkan

dengan mensubstitusikan p2c2 ini dalam persamaan 5 akhirnya kita peroleh

hubungan ini akan kita sederhanakan dalam panjang gelombang sebagai pengganti frekuensi bagi persamaan 7 dengan 2h2c2

dan karena v/c = 1/λ dan v’/c = 1/λ’

persamaan 8 diturunkan oleh Arthur H. Compton pada awal tahun 1920, dan gejala yang diperiksanya yang pertama kali diamatinya, dikenal sebagai efek Compton. gejala ini menunjukan bukti kuat yang mendukung teori kuantum radiasi.

Intensitas radiasi yang diterima pada dinding dari tungku pemanas ruangan adalah 66,3 W.m-2 . Jika tungku ruangan dianggap benda hitam dan radiasi gelombang elektromagnetik pada panjang gelombang 600 nm, maka jumlah foton yang mengenai dinding persatuan luas persatuan waktu adalah…( h = 6,63 x 10-34 J.s, c = 3 x 108 m.s-1)A. 1 x 1019 fotonB. 2 x 1019 fotonC. 2 x 1020 fotonD. 5 x 1020 fotonE. 5 x 1021 foton

Pembahasan soal efek fotolistrikNomor 1Perhatikan pernyataan berikut:1) Lepas tidaknya elektron dari logam ditentukan oleh panjang gelombang cahaya yang datang.2) Intensitas cahaya yang datang tidak menjamin keluarnya elektron dari permukaan logam.3) Dibawah frekuensi ambang, elektron tetap keluar dari logamnya asal intensitas cahaya yang datang diperbesar.Pernyataan yang benar yang berkaitan dengan efek fotolistrik adalah...A. 1, 2, dan 3B. 1 dan 2C. 1 dan 3D. 2 dan 3E. 3 saja

Pembahasan:Keluar tidaknya elektron dari logam tergantung frekuensi cahaya yang datang.Jawaban: B

Nomor 2Perhatikan pernyataan berikut:1) Elektron dapat keluar dari logam saat permukaan logam disinari gelombang elektromagnetik.2) Lepas tidaknya elektron dari logam ditentukan oleh frekuensi cahaya yang datang.3) Fungsi kerja setiap logam selalu sama.Pernyataan yang benar berkaitan dengan efek fotolistrik adalah...A. 1, 2, dan 3B. 1 dan 2C. 1 dan 3D. 1 sajaE. 3 saja

Pembahasan:Keluar tidaknya elektron dari logam tergantung frekuensi cahaya yang datang. Fungsi kerja tergantung jenis logamnya.

Jawaban: B

Nomor 3Suatu permukaan logam yang fungsi kerjanya 4 . 10-19 joule disinari cahaya yang panjang gelombangnya 3300 Ǻ. Tetapan Planck = 6,6 . 10-34 J.s dan cepat rambat cahaya = 3 . 108 m/s, energi kinetik maksimum elektron adalah...A. 2,4 . 10-21 jouleB. 1,2 . 10-20 jouleC. 2,0 . 10-19 jouleD. 4,6 . 10-19 jouleE. 6 . 10-18 joule