LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA LANJUTAN “EFEK COMPTON” TANGGAL PENGUMPULAN
: KAMIS, 20 APRIL 2017
TANGGAL PRAKTIKUM
: KAMIS, 13 APRIL 2017
WAKTU PRAKTIKUM
: 08.30-10.30 WIB
NAMA
: LISTIANA ANGGI
NIM
: 11150163000027 11150163000027
KELOMPOK
: 2 (Dua)
NAMA KELOMPOK
:
1. TIA RACHMA FAJARYANTI
(11150163000004) (11150163000004)
2. OKARANTI HASTARI
(11150163000024) (11150163000024)
3. ALIF YUN HARIANI
(11150163000036) (11150163000036)
4. SITI ILHAMIAH
(11150163000038) (11150163000038)
KELAS
: PENDIDIKAN FISIKA 4A
LABORATORIUM TERPADU PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2017
EFEK COMPTON
A. TUJUAN 1. Mengukur garis spektrum energi 662 ke V pada preparat Cs-137 untuk kalibrasi energi pencacah sintilasi 2. Mengukur kuanta Y yang dihamburkan oleh alumunium dengan variasi sudut antara sumber dan detektor 3. Menentukan energi E kuanta Y yang dihamburkan 4. Memahami peristiwa efek compton B. DASAR TEORI Pada tahun 1923, Compton mempelajari hamburan radiasi dan menerangkan sebagai berikut. Radiasi yang dikenakan pada lempeng logam berinteraksi dengan elektron dalam logam (tidak selalu menimbulkan efek fotolistrik walaupun tenaganya cukup). Interaksi antara radiasi dengan elektron bebas dalam logam berperilaku seperti tumbukan elastis antara dua partikel. Proses hamburan Compton dianalisis sebagai suatu interaksi (tumbukan dalam pengertian partikel secara klasik) antara sebuah foton dan sebuah elektron, yang dianggap diam. Hamburan Compton terjadi apabila foton dengan energi hf berinteraksi dengan elektron bebas atau elektron yang tidak terikat dengan kuat oleh inti, yaitu elektron terluar dari atom. Elektron itu dilepaskan dari ikatan inti dan bergerak dengan energi kinetic tertentu disertai foton lain dengan energi lebih rendah dibandingkan foton datang. Foton lain i ni dinamakan foton hamburan. Dalam hamburan Compton ini, energi foton yang datang diserap atom diubah menjadi energi kinetik elektron dan foton hamburan. Pada efek fotolistrik, cahaya dapat dipandang sebagai kuantum energi dengan energi yang diskrit. Kuantum energi tidak dapat digambarkan sebagai gelombang tetapi lebih mendekati bentuk partikel. Partikel cahaya dalam bentuk kuantum dikenal dengan sebuah foton. Pandangan cahaya sebagai foton diperkuat lagi melalui gejala yang dikenal sebagai efek Compton. Jika seberkas sinar-x ditembakan ke sebuah elektron bebas yang diam, sinar-x akan mengalami perubahan panjang gelombang dimana panjang gelombang sinar-x menjadi lebih besar.
Ketika sinar-x yang frekuensinya f dipandang sebagai partikel dengan energi hf dan momentum liniernya hf/c, maka persamaan pergeseran Compton dapat dihasilkan
∆ = ℎ 1− cos Dimana m adalah massa elektron dan 0 adalah sudut hamburan sinar-x. Persamaan tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut: Berdasarkan hokum kekekalan momentum;
+ = ′ + = ′ cos + cos ′ sin = sin Dengan p adalah momentum foton datang, p’ adalah momentum foton hamburan, dan pe adalah momentum elektron setelah tumbukan, 0 adalah sudut hamburan foton
= ′ + − 2′ cos Energi foton E=hf dan momentum foton p=hf/c
= ℎ − ℎ ′ + 2ℎ ′ ′ ℎ ℎ = + ( ) − cos Energi total elektron relativistic adalah
= + ∆ = ′ − = ℎ 1 − cos (Sinaga: file.upi.edu) Energi dan momentum dari foton yang dihamburkan bersama tergantung kepada foton yang dihamburkan sebesar
= 180 = 1 + 2 Hal ini memperlihatkan bahwa energi kuanta Y yang dihamburkan akan berbeda dengan Eo, dimana Eo merupakan energi diam elektron (priambodo, 2006: Eksperimen fisika 2) C. ALAT DAN BAHAN NO
GAMBAR
NAMA ALAT DAN BAHAN
1.
Apparatus set Compton
2.
Mixed Preparation
3.
Sensor Cassy
4.
High Voltage power supply
5.
I-MCA-Box Sentillation counter
6.
Sr.90,Am-241, Cs-137
7.
Am-241
8.
Cs-137 Preparation
9.
Batang Aluminium
D. LANGKAH KERJA NO. GAMBAR 1.
LANGKAH KERJA
Siapkan alat dan bahan
Siapkan
apparatus
set
Compton
Pasanglah
pencacah
sintilasi pada output stage detector, kemudian pasang pada holden dan MCA box pada cassy
Hubungkan output stage detector
pada
power
supply
Hubungkan kabel sinyal 6
pole dan kabel BNC pada output
stage
preamplifler
detector dan
input
pada NCA Box
Hubungkan output R5-232- pada cassy camp
Pasang power supply, dan hidupkan cassy
2.
Kalibrasi perubah sintilasi jalankan
program
lab,
klik
cassy Display
Measuring parameter
Multichannel Measurement Number of channel=
256
channels
Measuring time= 200 s Negative
pulse
=
On
GainBox= -2 Keluarkan preparat x,b,7 dari holder sampel dan ganti dengan Cs-137
Atur
sudut
antara
pengukuran
preparat
dan
detector pada 0=0 dengan waktu
pengukuran
200
sekon
(preparat
yang
digunakan antara lain Sr90, 4m-241 Cs-137(biru) dan Am-241(merah))
Untuk Cs-37(sinargamma) diletakan 0(200s),
pada
sudut
30(200s),
60(300s),
90(400s)
dan
120(500s)
Masing-masing dilakukan percobaan
sudut
dua
kali
yaitu
dengan
penghambur (aluminium) &
tanpa
kemudian
penghambur, lakukan
pengukuran spektrum
Setiap
pergantian
percobaan aktifkan kursor dan tentukan energi E dari puncak kemudian
maksimum simpan
pengukuran dalam file
nilai
E. DATA PENGAMATAN
Sinar Gamma 0° Menggunakan Penghambur 1400 1200 1000 800 600
Sinar Gamma 0°
400 200 0 8 4 6 8 1 2 3 5 7 9 1 2 4 6 8 4 2 3 5 7 9 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 3 7 8 9 2 3 4 5 6 8 9 0 1 2 5 6 7 8 9 1 1 7 2 2 7 2 3 8 3 8 3 8 3 9 4 9 9 4 9 4 9 5 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 8 8 9 9 0 1
Sinar Gamma 30° Menggunakan Penghambur 350 300 250 200 150
Sinar Gamma 30°
100 50 0 8 4 6 8 1 2 3 5 7 9 1 2 4 6 8 4 2 3 5 7 9 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 3 7 8 9 2 3 4 5 6 8 9 0 1 2 5 6 7 8 9 1 1 7 2 2 7 2 3 8 3 8 3 8 3 9 4 9 9 4 9 4 9 5 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 8 8 9 9 0 1
Sinar Gamma 60° Menggunakan Penghambur 12 10 8 6 Sinar Gamma 60° 4 2 0 8 4 6 8 1 2 3 5 7 9 1 2 4 6 8 4 2 3 5 7 9 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 2 3 4 5 6 8 9 0 1 2 5 6 7 8 9 1 3 7 8 9 1 7 2 2 7 2 3 8 3 8 3 8 3 9 4 9 9 4 9 4 9 5 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 8 8 9 9 0 1
Sinar Gamma 90° Menggunakan Penghambur 450 400 350 300 250 200 Sinar Gamma 90° 150 100 50 0 8 4 6 8 1 2 3 5 7 9 1 2 4 6 8 4 2 3 5 7 9 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 2 3 4 5 6 8 9 0 1 2 5 6 7 8 9 1 3 7 8 9 1 7 2 2 7 2 3 8 3 8 3 8 3 9 4 9 9 4 9 4 9 5 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 8 8 9 9 0 1
Sinar Gamma 120° Menggunakan Penghambur 700 600 500 400 300
Sinar Gamma 120°
200 100 0 8 4 6 8 1 2 3 5 7 9 1 2 4 6 8 4 2 3 5 7 9 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 3 7 8 9 2 3 4 5 6 8 9 0 1 2 5 6 7 8 9 1 1 7 2 2 7 2 3 8 3 8 3 8 3 9 4 9 9 4 9 4 9 5 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 8 8 9 9 0 1
Sinar Gamma 0 Tanpa Penghambur °
1400 1200 1000 800 600
Sinar Gamma
400 200 0 8 9 5 2 8 5 2 8 5 1 8 4 1 7 4 6 7 3 4 6 3 9 6 2 9 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 3 8 1 4 6 9 2 4 7 0 2 5 8 0 3 8 1 6 9 1 4 7 9 2 6 7 2 1 6 0 4 8 3 7 1 6 0 4 8 3 7 5 0 8 2 7 1 5 9 4 1 1 1 2 2 3 3 4 4 4 5 5 6 7 7 8 8 9 9 9 0 1
Sinar Gamma 30° Tanpa Penghambur 300 250 200 150 Sinar Gamma 30° 100 50 0 8 4 6 8 1 2 3 5 7 9 1 2 4 6 8 4 2 3 5 7 9 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 3 7 8 9 2 3 4 5 6 8 9 0 1 2 5 6 7 8 9 1 1 7 2 2 7 2 3 8 3 8 3 8 3 9 4 9 9 4 9 4 9 5 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 8 8 9 9 0 1
Sinar Gamma 60° Tanpa Penghambur 450 400 350 300 250 200 Sinar Gamma 60° 150 100 50 0 8 4 6 8 1 2 3 5 7 9 1 2 4 6 8 4 2 3 5 7 9 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 3 7 8 9 2 3 4 5 6 8 9 0 1 2 5 6 7 8 9 1 1 7 2 2 7 2 3 8 3 8 3 8 3 9 4 9 9 4 9 4 9 5 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 8 8 9 9 0 1
Sinar Gamma 90° Tanpa Penghambur 700 600 500 400 300
Sinar Gamma 90°
200 100 0 8 4 6 8 1 2 3 5 7 9 1 2 4 6 8 4 2 3 5 7 9 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 2 3 4 5 6 8 9 0 1 2 5 6 7 8 9 1 3 7 8 9 1 7 2 2 7 2 3 8 3 8 3 8 3 9 4 9 9 4 9 4 9 5 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 8 8 9 9 0 1
Sinar Gamma 120° Tanpa Penghambur 700 600 500 400 300
Sinar Gamma 120°
200 100 0 8 4 6 8 1 2 3 5 7 9 1 2 4 6 8 4 2 3 5 7 9 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4 2 3 4 5 6 8 9 0 1 2 5 6 7 8 9 1 3 7 8 9 1 7 2 2 7 2 3 8 3 8 3 8 3 9 4 9 9 4 9 4 9 5 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 8 8 9 9 0 1
F. PENGOLAHAN DATA Dengan
Tanpa
Penghambur
Penghambur
0
122
30
Selisih
1208
1086
667,2
48
98
50
-15,2
60
9
404
395
1063,9
90
416
588
172
1063,9
120
590
653
63
1063,9
Sudut
Nilai energi awal foton:
= : = 511
1 − 1 − cos
Sudut 0:
= 667,2667,2 = 667,2 1 − 511 1− cos0 Sudut 30:
−15,2 = −15,2 = −15,14 1 − 511 1− cos30 Sudut 60:
1063,9 = 1063,9 = 25950,02 1 − 511 1− cos60 Sudut: 90
1063,9 = 1063,9 = −983,28 1 − 511 1− cos90 Sudut 120:
= G. PEMBAHASAN
1063,9 = −501,13 1063,9 1 − 511 1− cos120
Berdasarkan hasil praktikum yang telah dilakukan bertujuan untuk mengukur garis spektrum energi 662 ke V pada preparat Cs-137 untuk kalibrasi pencacah sintilasi, mengukur kuanta Y yang dihamburkan oleh alumunium dengan verlasi sudut antara sumber dan detector, serta menentukan energi E kuanta yang dihamburkan. Praktikum ini dilakukan dengan variasi sudut yaitu 0,30,60,90 dan120. Pada percobaan dengan sudut 0 dilakukan percobaan tanpa penghambur dan percobaan dengan penghambur. Hasil yang ditunjukkan pada pengolahan data antara Eo dan Eo tidak terjadi perubahan. Hal ini menunjukan bahwa pada saat posisi dengan sudut 0 tidak ada energi foton yang diserap oleh elektron. Pada percobaan dengan sudut 30,60 dan 120 menghasilkan nilai Eo lebih besar dari Eo (Eo>Eo). Hal ini menunjukan adanya energi foton yang diserap oleh elektron. Pada percobaan ini proses hamburan Compton dianalisis sebagai suatu interaksi (tumbukan) antara sebuah foton dan sebuah elektron yang dianggap diam. Hamburan Compton terjadi apabila foton dengan energi tertentu berinteraksi dengan elektron bebas atau elektron yang tidak terikat dengan kuat oleh inti. Elektron itu dilepaskan dari ikatan inti dan bergerak dengan energi kinetik tertentu diesertai foton lain dengan energi lebih rendah dibandingkan foton yang datang. Dalam hamburan Compton ini, energi foton yang datang diserap atom diubah menjadi energi kinetik elektron dan foton hamburan. Pada percobaan ini telah menunjukan bahwa foton bukan hanya sekedar/sebagai gelombang, tetapi juga sebagai partikel. Apabila suatu sinar jatuh pada permukaan suatu materi, sebagian dari pada energinya akan diberikan kepada materi tersebut, sedangkan sinar itu sendiri akan disebarkan. Dan hal ini telah sesuai dengan percobaan yang telah dilakukan. Foton tidak memiliki massa dan dalam ruang vakum foton dapat bergerak dengan kecepatan cahaya, foton dapat berperilaku sebagai partikel dan juga dapat berprilaku sebagai gelombang. Dalam percobaan ini dapat dibuktikan keduanya saat berprilaku sebagai partikel yaitu pada saat foton menumbuk elektron, sedangkan foton berperilaku sebagai gelombang yaitu pada saat terhambur.
H. KESIMPULAN Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, didapat kesimpulan yaitu: 1. Pada sudut 0,
= hal ini membuktikan tidak adanya energi foton yang
diserap elektron. 2. Pada sudut 30, 60, dan 120 nilai
> , hal ini membuktikan adanya
energi yang diserap oleh foton.
(gamma) yang dihamburkan dapat dilakukan dengan menggunakan preparat ,,
3. Untuk menentukan energi E kuanta
4. Efek compton merupakan gejala yang terjadi aabila suatu sinar jatuh pada permukaan suatu suatu materi sebagian daripada energinya akan diberikan kepada materi tersebut dan sebagian dari sinarnya akan disebarkan. I. KRITIK DAN SARAN 1. Selalu berhati-hati dalam melakukan percobaan 2. Praktikan
mengharpkan
adanya
pengajaran
mengenai
materi
yang
dipraktikumkan. J. DAFTAR PUSTAKA Priambodo. 2006. Eksperimen Fisika 2. Pusat Laboratorium UIN Jakarta. Sinaga.
Rutherford’s
Experimental
Design
(file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/19620426198730 1_PARLINDUNGAN_SINAGA/Buku_Fisika_III.pdf ,
diakses
pada
tanggal 15 April 2017 Pukul 15.06 WIB). Tobing.
Efek
Fotolistrik
( https://www.academia.edu/10001882/MAKALAH_FISIKA_EFEK_FOT OLISTRIK_ , diakses pada tanggal 15 April 2017 pukul 15.06 WIB).
