OLEH: KOMANG SUARDIKA (0913021034)
JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA SINGARAJA 2012
RADIASI BENDA HITAM
1
Salah satu penyebab lahirnya fisika kuantum adalah ditemukannya beberapa gejala pada radiasi benda hitam. Gejala radiasi benda hitam sangat berkaitan dengan radiasi term termal al.. Radi Radias asii term termal al adal adalah ah radi radias asii yang yang dipa dipanc ncar arka kann oleh oleh suat suatuu bend bendaa akib akibat at temperaturnya. Setiap benda selalu memancarkan radiasi termal ke lingkungannya dan bersamaan itu juga menyerap radiasi termal dari lingkungannya. lingkungannya. Laju pemancaran dan penyerapan penyerapan tersebut tak harus sama. sama. Jika mula-mula mula-mula temperatur benda lebih lebih tinggi daripada tempe temperatu raturr lingku lingkunga nganny nnya, a, laju laju peman pemanca caran ran benda benda itu meleb melebihi ihi laju laju penye penyerap rapann annya ya sehingga benda tersebut menjadi dingin. Jika sudah dicapai kesetimbangan termal dengan lingkunga lingkunganny nnya, a, laju pemanca pemancaranny rannyaa selalu selalu sama sama dengan dengan laju penyerapa penyerapannya nnya.. Radiasi Radiasi termal termal pada umumnya umumnya terbentan terbentangg dalam bentuk spektrum, spektrum, yaitu yaitu terdiri terdiri atas sederetan sederetan gelombang dengan berbagai frekuensi, atau panjang gelombang. Spektrum tersebut dapat berupa spektrum kontinu atau spektrum garis. Spektrum yang dihasilkan oleh radiasi termal benda padat dan cair berupa spektrum kontinu, sedangkan yang dihasilkan oleh gas berupa spektrum garis. Selain itu, spektrum termal juga bergantung pada temperatur dan penyusun penyusun benda tetapi spektrum yang dihasilkan oleh benda hitam hanya bergantung pada temperatur artinya pada temperatur sama, semua benda hitam memancarkan radiasi termal dengan spektrum yang sama. Benda hitam adalah benda yang dapat menyerap seluruh radiasi yang mengenainya. Ciri dari benda hitam yaitu terdapat lubang kecil di dinding benda berongga. Radiasi yang masuk ke rongga melalui lubang tidak dapat keluar lagi dengan segera karena ketika memasuk memasukii rongga, rongga, ia dipantulkan dipantulkan berkali-kal berkali-kalii oleh dinding dinding rongga rongga sebelum sebelum akhirnya akhirnya menemukan lubang dan lepas keluar.
Berdasarkan gambar di atas, dapat dinyatakan bahwa semakian kecil ukuran lubang
semakin kecil pula peluang radiasi dapat keluar. Jika lubang dibuat sedemikian kecil sehingga seluruh radiasi yang masuk tidak dapat keluar lagi maka lubang tadi dikatakan menyerap seluruh radiasi yang mengenainya. mengenainya. Dengan demikian lubang tersebut berperilaku sebagai benda hitam. Jika radiasi ke luar melewatinya, asalnya dari dalam rongga itu sendi sendiri, ri, bukan bukan dari dari pantu pantulan lan.. Untuk Untuk mengh menghasi asilka lkann radias radiasi, i, dindin dindingg rongga rongga dipana dipanasi si sehingga memancarkan radiasi ke dalam rongga. Radiasi ini selanjutnya lepas ke luar rongga melewati lubang. Karena lubang telah berperilaku sebagai benda hitam, maka radiasi yang melewatinya dapat digunakan sebagai sampel radiasi yang ideal. RayleighJeans mencoba menjelaskan menjelaskan peristiwa tersebut dengan teori fisika klasik namun mengalami kegagalan. kegagalan. Menurut Rayleigh-Jeans energi rata-rata tiap ragam gelombang elektromagnetik yang yang dipancark dipancarkan an oleh benda hitam adalah kontinu kontinu dan bergantu bergantung ng pada temperatur. temperatur. Energ Energii rata-ra rata-rata ta tiap tiap ragam ragam terseb tersebut ut dihitu dihitung ng berdas berdasark arkan an statis statistik tikaa Boltzm Boltzman annn yang yang menyatakan bahwa sejumlah besar entitas fisis sejenis yang terbedakan dan berada pada kesetimbangan termal pada temperatur T, fraksi entitas fisis yang memiliki energi ε seban sebandin dingg denga dengann faktor faktor Boltzm Boltzmann ann exp (- ε /k BT). Berdasarka Berdasarkann statistika statistika Boltzman Boltzmann, n, energi rata-rata tiap ragam sebesar ∞
∞
∫
ε P ( ε ) d ε
ε
=
∫
= ε k
∞
= ε k T
ε e
=
0
∞
T
B
d ε
0
∫
∫
P ( ε ) d ε
e
0
B
d ε
………………………………………………….(1)
0
1 Dengan P( ε ) menyatak menyatak fungsi distribusi Boltzmann Boltzmann k BT
e
− ε k T B
Integrasi persamaan (1) yaitu sebagai berikut. ε
d
Karena dT e
− ε k T B
− ε k T
e
2 = k BT
B
maka ε e
− ε k T B
= k BT 2
d dT
e
− ε k T B
sehingga sehingga persamaa persamaann (1)
dapat ditulis sebagai berikut. d
∞
dT ∫
ε e
= ε k T B
d ε
0
∞
ε
∫ e
= k BT
2
B
∫ e 0
d ε
……………………………………………………..(2)
0
∞
Selanjutnya, Selanjutnya, karena
= ε k T
= ε k T B
d ε = k BT
maka persamaan (2) menjadi
3
Gambar 2
Kesesuaian teori Rayleigh-Jeans dengan data eksperimen hanya pada frekuensi fr ekuensi rendah d
( k B T ) dT ε = k BT 2 ( k BT )
=
k B2 T 2
( k BT )
= k BT ……………………………………….…..(3)
Proses perhitungan tersebut tidak sesuai dengan data eksperimen, khususnya pada frekuensi tinggi. Jika fungsi distribusi rapat energi spektral dilambangi ρ T ( v ) maka ρ T ( v ) dv meny menyata atakan kan energ energii termal termal per satua satuann volume volume rongga rongga yang yang bertem bertemper peratu aturr T dan disum disumban bangka gkann oleh oleh kompo komponen nen spektr spektrum um yang yang berfre berfrekue kuensi nsi dari dari v + v+dv. v+dv. Jika Jika nilai nilai ε
= k T disubstitusikan kepersamaan rapat energi spektrum B
dengan
N (υ ) d υ =
8π V c
3
υ 2 d υ
ρ T (υ ) d υ =
N (υ ) V
ε d υ
,
8π k BT
, maka ρ T (υ ) d υ = c
3
υ 2 d υ
…………………………..(4)
Hasil tersebut tidak sesuai dengan data eksperimen. Data eksperimen menunjukkan bahwa untuk frekuensi frekuensi sangat tinggi, ρ T ( v ) bernilai nol, sedangkan menurut teori Rayleigh dan Jeans, ρ T ( v ) bernilai tak berhingga.
Kegagala Kegagalann Reyleigh Reyleigh-Jean -Jeanss menganta mengantarkan rkan Planck Planck untuk untuk merumuska merumuskann teori yang yang benar. Planck mengajukan hipotesis bahwa energi tiap ragam tidaklah berupa sebarang nilai dari nol sampai tak berhingga, melainkan harus merupakan salah satu dari sederetan nilai diskrit yang terpisah secara seragam dengan interval ∆ε . Jadi energi tiap ragam haruslah salah satu dari 0, ∆ε , 2 ∆ε , 3 ∆ε ,………….n ∆ε dengan n= 1,2,3………Untuk menghasilkan energi rata-rata yang bergantung pada frekuensi maka ∆ε harus berbanding lurus terhadap v. Kesebandingan ini dapat diubah menjadi kesamaan dengan mengajukan suatu besaran yang berdimensikan energi kali waktu sebagai faktor kesebandingannya. Jika tetapan kesebandingan itu di beri simbol h maka energi tiap ragam haruslah salah satu dari
nilai
= nhv n=0,1,2,3……………………………………………………………..(5)
ε n
Karena energi tiap ragam tidak bersifat kontinu, maka perhitungan energi rata-rata dilakukan dengan penjumlahan biasa yaitu sebagai berikut.
∑ ε ne ε =
−
ε n
n
∑e
=
ε n
−
∑
k BT
∑e
k BT
Dengan α
B
− nhv
∑ nα e
k BT
n
− nhv
n
= k B T
∑e
k BT
d
. Kare Karena na d α
e − nα
= −ne −nα
………………………….(6)
∑e d α ( − α ) ∑e
, maka
persamaan (6) menjadi: menjadi:
ε
= k BT
2
1 =
1
+ e
+e
−2α
+e
d d α
e − nα
, maka
…………………………..….…..(7)
n
−α
= −α
=
−nα
− nα
n
nα e − nα
− nα
n
Dari hubungan hubungan
− nα
n
d
∑e
− nα
n
n
≡ hv k T
nhve
−3α
+ .... dan 1 − e −α
=
1
−α −2α + e + e + .. ,
diperoleh hubungan
∑e
− nα
d
∑
−α = 1 − e ……………………………………………………………………….....(8)
n
d α
1
e
− nα
n
−α 1 e = −α = − d α 1 − e (1 − e −α ) 2 ………………………………………………(9) d
Substitusi persamaan (8) dan (9) ke persamaan (7) sehingga diperoleh
ε
=
α k BT e α − 1
…………...…………………………………………...…………………..(10) Karena α
= hv k T B
ε
, maka
hv
=
hv
e
k BT
− 1 ……………………………………………(11)
Dari perhitungan di atas dapat diamati nilai limit
ε
pada v → ∞ dan pada v → 0 dengan
menggunakan menggunakan kaidah L’Hospital sebagai berikut. hv
lim ε = lim v →0
v →0
hv
e
k BT
−1
= lim v →0
h hv h e k T k T B
= k BT
B
,dan
5
hv
lim ε = lim v →∞
v →∞
hv
e
k BT
−1
= lim v →∞
h hv h e k T k T B
=
k B T
B
∞
=0
Berdasarkan perhitungan tersebut, maka rumusan nilai energi rata-rata tiap ragam gelombang tadi memenuhi harapan Planck, yaitu pada frekuensi rendah bernilai k BT dan pada frekuensi tinggi bernilai nol. Selanjutnya substitusi persamaan (10) ke dalam ρ T (υ ) d υ =
N (υ ) V
ε d υ
diperoleh rapat energi persatuan volume rongga pada temperatur T
yang dihasilkan oleh ragam gelombang yang berfrekuensi antara v + dv sebagai berikut. ρ T ( v ) dv =
8π c3
hv
v2
hv
e
k B T
dv
−1
………………………………………………….(12)
Persamaa Persamaann (12) menunjuk menunjukkan kan bahwa bahwa pada temperatur temperatur T tertentu, tertentu, rapat rapat energi energi radiasi radiasi menuju nol jika frekuensinya menuju tak hingga. Ini sesuai dengan data eksperimen. Keses Kesesuai uaian an dengan dengan seluru seluruhh data data ekspe eksperim rimen en dilaku dilakukan kan denga dengann memilih memilih nilai nilai h yang yang besarnya h= 6,634 x 10-34 yang sering disebut tetapan Planck. Jika dinyatakan dalam λ melalui hubungan ρ T ( λ ) d λ =
8π ch
λ 5
v
c
= λ v , maka diperoleh
d λ
2 hc
e
( λ k BT )
−1
EFEK FOTOLISTRIK
Efek fotolistrik adalah keluarnya elektron-elektron dari permukaan logam ketika logam tersebut dikenai seberkas cahaya. Elektron yang keluar disebut elektron foto. Efek fotolistrik ditemukan pertama kali oleh Hertz . Efek ini tidak dapat dijelaskan jika cahaya dipandang sebagai gelombang. Efek ini berhasil dijelaskan dengan baik oleh Einstein pada tahun 1905 dengan memandang cahaya sebagai paket-paket energi yang disebut dengan foton, seperti yang dikemukakan oleh teori Planck. Jika berkas cahaya yang mengenai
permukaan logam memiliki frekuensi υ maka maka energ energii tiap tiap foton foton cahay cahayaa adalah adalah hυ . Elektron-elektron di dekat permukaan logam terikat dalam struktur atom. Besar energi ikatan ini bergantung pada jenis logam, dan disebut sebagai energi ambang atau fungsi kerja logam (diberi notasi W 0). Sebagai contoh, energi ambang logam seng adalah 4,31 eV
dan logam aluminium adalah 4,08 eV. Jika energi hυ dari foton cahaya datang lebih kecil daripada energi ambang logam ( hυ < W0) maka elektron-elektron tidak akan keluar dari permukaan logam, berapapun intensitas cahaya yang diberikan. Tetapi dengan mengganti dengan cahaya yang frekuensinya lebih tinggi atau mengganti dengan logam yang energi ambangnya lebih kecil, sedemikian sehingga energi foton lebih besar daripada energi ambang (hυ > W0) akan menyebabkan elektron-elektron keluar dari permukaan logam walaupun intensitas cahaya kecil. Jika hυ > W0 barulah intensiat cahaya akan menentukan jumlah elektron yang keluar dari permukaan logam . Makin besar intensitas cahaya makin
banyak foton yang bertumbukan dengan elektron-elektron dekat permukaan. Sebagai hasilnya makin banyak elektron yang keluar dari permukaan logam. Satu foton f oton hanya dapat mengeluarkan satu elektron. Untuk elektron yang sangat dekat dengan permukaan logam maka begitu elektron itu bebas dari ikatannya, elektron bebas ini segera keluar dengan keadaan seperti ini memiliki energi kinetik maksimum. Besar energi kinetik maksimum (diberi lambang Ekm) sama dengan selisih antara energi foton hυ dengan energi ambang W0, seperti ditunjukkan pada diagram energi dalam efek fotolistrik berikut. 0100090000037800000002001c00000000000400000003010800050000000b02000 00000050000000c02bc087e0a040000002e0118001c000000fb021000070000000000bc020 00000000102022253797374656d00087e0a000050b0110072edc630e8cdf7010c0200007e0 a0000040000002d01000004000000020101001c000000fb0288ff000000000000900100000 0000440001254696d6573204e657720526f6d616e00000000000000000000000000000000 00040000002d0101000500 00040000002d010100050000000902000 00000902000000020d00000 000020d000000320a6b00ffff0100 0320a6b00ffff010004000000000 0400000000000 7d0abb08209d3600040000002d010000030000000000 Berdasarkan gambar di atas, maka persamaan-persamaan yang berlaku pada efek fotolistrik adalah sebagai berikut. E km = hυ − W0 1 mv m 2 = hυ − hυ 0 2 1 c c mv m 2 = h − h λ λ0 2
Dengan m = massa elektron (kg), v m = kelajuan maksimum elektron keluar dari permukaan (m/s), υ = frekuensi foton cahaya (Hz), λ = panjang gelombang foton (m), υ 0 = frekuensi
7
ambang logam, λ0 = panjang gelombang ambang logam. Untuk mengukur efek fotolistrik secara kuantitatif digunakan alat yang disebut sel fotolistrik , yaitu merupakan sebuah tabung hampa udara, seperti ditunjukkan pada gambar
berikut. K
Cahaya monokromatis onokromatis A
elektron
mikroampere A meter
Tabung kaca vakum V Rheostat
+ Baterai
Gambar rangkaian eksperimen untuk mengukur energi kinetik maksimum elektron foto. Di dalam tabung dipasang katode dari lempeng logam yang akan diselidiki efek fotolistriknya dan anode berupa batang kawat. Dalam hubungan biasa, katode dihubungkan ke kutub negatif dan anode ke kutub positif baterai. Dalam hubungan seperti ini, elektronelektron yang keluar dari katode dengan mudah diserap oleh anode. Elektron-elektron yang keluar dari katode bermuatan negatif sedangkan anode kawat bermuatan positif sehingga elektron bebas ditarik oleh anode. Untuk mengukur energi kinetik maksimum E Km elektron foto, dihubungkan ke kutub-kutub baterai dibalik dari biasanya, yaitu katode dihubungkan ke kutub positif dan anode ke kutub negatif. Hubungan seperti ini menyebabkan elektron foto foto yang yang telah telah keluar keluar dari dari permu permukaa kaann katode katode didoro didorong ng kembal kembalii ke katod katode, e, elektr elektron on bermuatan negatif dan anode juga bermuatan negatif sehingga elektron foto ditolak oleh anode karena keduanya bermuatan sejenis. Hanya elektron foto dengan energi kinetik tertentulah yang dapat mencapai anode. Dengan mengatur tegangan negatif antara anode dan katode katode dengan dengan menggese menggeser-gese r-geserr kontak kontak Rheostat Rheostat dapat dapat diusahaka diusahakann elektron elektron foto dengan energi kinetik paling besarpun hanya bisa mencapai tempat yang dekat sekali dengan anode dan berhenti di sana. Dalam keadaan ini tegangan antara anode dan katode disebut tegangan penghenti (diberi lambang V0). Keadaan ini dapat dideteksi dari arus pada mikroamperemeter A turun tepat menunjukkan menunjukkan nol. Dengan demikian energi kinetik maksimum elektron foto adalah sama dengan energi potensial listrik yaitu sebesar E Km = eV0. Dengan e = muatan 1 elektron = 1,6 × 10-19 C dan V0 (dalam volt) disebut potensial
henti (stopping potential).
EFEK COMPTON
Pada Pada tahun tahun 1923 1923 A.H. A.H. Compto Comptonn melaku melakukan kan eksper eksperime imenn dengan dengan menga mengama mati ti hamburan sinar-x oleh suatu bahan grafit, ketika ia menembakkan sinar-x monokromatik pada grafit tersebut, dan ditemukan bahwa sinar-x yang terhambur mempunyai mempunyai panjang gelombang lebih besar dari sinar-x aslinya. Compton menyimpulkan bahwa efek ini dapat dipahami dipahami sebagai sebagai benturan benturan antar antar foton-foton foton-foton dengan elektron-e elektron-elektr lektron, on, dengan dengan foton berperilaku sebagai sebagai partikel.
Gambar di atas menunjukkan foto sinar-X menumbuk elektron yang mula-mula dalam keadaan diam terhadap sistem koordinat laboratorium dan kemudian mengalami hamb hambura urann dari dari arahny arahnyaa semula semula sedang sedangkan kan elektr elektronn onnya ya mener menerima ima impuls impuls dan dan mulai mulai bergerak. Itulah eksperimen yang dilakukan oleh Compton dengan mendalilkan bahwa sinar x yang masuk bukanlah sebuah gelombang tetapi merupakan kumpulan foton yang berenergi E = hυ dan bahwa bahwa foton-foton foton-foton ini mengalam mengalamii tumbukan tumbukan yang yang menyerupai menyerupai tumbukan bola bilyard dengan elektron-elektron bebas di dalam blok penghambur penghambur tersebut. Dalam tumbukan ini foton dapat dipandang sebagai pertikel 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 yang semula mempunyai ' frekuensi υ , maka maka foton foton hambur hambur mempu mempuny nyai ai frekue frekuensi nsi yang yang lebih lebih rendah rendah yakni yakni υ ,
9
sehingga: Kehilangan energi foton = Energi yang diterima elektron hυ − hυ '
= K
(a)
momentum partikel tak bermassa berkaitan dengan energi menurut rumus (b)
E = pc
Sehingga momentumnya adalah p
=
E c
=
hυ c
(c)
Di mana energi fotonnya adalah hυ . Mome Moment ntum um tida tidakk sepe sepert rtii ener energi gi,, teta tetapi pi meru merupa paka kann kuan kuanti tita tass vekt vektor or yang ang mempunyai arah dan besaran. Dalam tumbukan, momentum harus kekal dalam masingmasing sumbu dari kedua sumbu yang saling tegak lurus. (Bila lebih dari dua benda yang bertumbukan, bertumbukan, tentu saja momentum harus kekal pada masing-masing sumbu dari ketiga sumbu yang saling tegak lurus). Arah yang dipilih di sini ialah arah foton semula dan satu lagi tegak lurus pada bidang yang mengandung elektron dan foton hambur. hυ
Momentum Momentum foton semula ialah ialah
hυ '
c , momen momentum tum foton foton hambu hamburr ialah ialah c , dan
momentum elektron awal, momentum elektron akhir secara berturut-turut adalah 0 dan p. Dalam arah foton semula, Momentum awal = momentum akhir hυ c
hυ '
+0
=
c
cos φ + p cos θ
(d)
Dan tegak lurus pada arah ini. Momentum awal = momentum akhir hυ '
0
=
c
sin φ − p sin θ
(e)
Sudut φ menyatakan sudut antara arah mula-mula dan arah foton hambur, dan θ adalah sudut antara arah foton mula dan arah elektron yang tertumbuk. Untuk mencari perubahan panjang gelombang sebagai fungsi sudut hambur, dapat dilakukan dengan mengalikan persamaan (d) dan (d) dengan c dan menuliskannya kembali sebagai berikut: pc cos θ = hυ − hυ ' cos φ pc sin θ = hυ ' sin φ
Dengan mengkuadratkan masing-masing persamaan ini dan menambahkannya, sudut θ dapat dieliminasi, sehingga persamaannya persamaannya menjadi p 2 c 2
= (hυ ) 2 − 2(hυ )(hυ ' ) cos φ + (hυ ' ) 2
(f)
Kemudian samakan kedua rumus untuk energi total partikel E = K + mo c 2 E =
mo2 c 4
+ p 2 c 2
Sehingga persamaan di atas menjadi: ( K + mo c 2 ) 2 = mo2 c 4 + p 2 c 2 p 2 c 2
= K 2 + 2mo c 2 K
' Karena K = hυ − hυ 2 2 2 ' ' 2 2 ' maka p c = (hυ ) − 2(hυ )(hυ ) + (hυ ) + 2mo c (hυ − hυ )
(g)
2 2 Subtitusikan harga untuk p c ini dalam persamaan (f), akhirnya diperoleh
2mo c 2 (hυ − hυ ' ) = 2(hυ )(hυ ' )(1 − cos φ )
(h)
Hubungan ini akan lebih sederhana jika dinyatakan dalam panjang gelombang sebagai 2 2 pengganti frekuensi. frekuensi. Persamaan Persamaan (h) dibagi dengan 2h c ,
mo c υ υ '
υ υ ' − = (1 − cos φ ) υ ' = 1 ' υ = 1 h c c c c λ dan c λ , maka: , Karena c mo c 1 1 1 − cos φ − = h λ λ ' λλ ' Jadi efek compton dirumuskan sebagai berikut: λ ' − λ =
h mo c
(1 − cos φ ) (i)
Gejal Gejalaa ini menun menunjuk jukkan kan bukti bukti kuat kuat yang yang mendu mendukun kungg teori teori kuantu kuantum m radias radiasi, i, di mana mana memberikan perubahan panjang gelombang yang diharapkan terjadi untuk foton yang terhambur dengan sudut φ oleh partikel yang bermassa diam mo, dan perbedaan dan perbedaan ini tidak bergantun bergantung g dari panjang panjang gelomban gelombang g foton foton datang datang λ c
Compton dirumuskan (j)
=
λ.
Panjang gelombang
h mo c λc disebut
11
panjang gelombang Compton dari partikel terhambur. Untuk elektron besarnya adalah
λc
= 2,426 x 10 -12 m, dengan 2,426 pm(1 pm = 1 picometer =10 -12m).
Dalam λc persamaan (j) menjadi
λ ' − λ = λ c (1 − cos φ )
(k) Dari persamaan ini dapat dilihat bahwa perubahan panjang gelombang terbesar 0 φ = 180 yang dapat terjadi ialah pada , ketika itu perubahan panjang gelombang menjadi
dua kali panjang gelombang Compton
λc.
Karena panjang gelombang Compton untuk
elektron elektron ialah ialah λc = 2,426 pm, dan lebih kecil lagi untuk partikel yang lain karena massa massany nyaa lebih lebih besar, besar, maka maka peruba perubahan han panjan panjangg gelom gelomban bangg maksi maksimum mum dalam dalam efek efek Compton adalah 4,852 pm. Perubahan sebesar itu atau lebih kecil lagi hanya bisa teramati untuk sinar-X karena pergeseran panjang gelombang cahaya tampak kurang dari 0,01 persen dari panjang gelombang awal sedangkan untuk sinar-X dengan dengan
λ
= 0,1 0,1 nm, nm, besara besaran n itu itu menjadi menjadi beberapa beberapa persen. persen. Perges Pergeseran eran
panjang gelombang ini hanya bergantung pada sudut hamburan φ , dan
tak bergantung dari energi foton yang datang. Compton membuktikan hubungan teoritisnya teoritisnya ini secara eksperimen melalui hamburan sinar-X ( λ = 0,7 Å) dari bahan grafit. Energi sinar-X (1,8 x 104 eV) adalah beberapa orde lebih besar dari pada energi ikat elektronelektron karbon terluar, sehingga dengan memperlakukan elektron-elektron ini sebagai partikel bebas merupakan suatu hampiran yang baik. Berikut adalah hasil eksperimennya eksperimennya yang menunjukkan pergeseran panjang gelombang sebagai berikut:
Dari hasil eksperimen dapat diketahui bahwa hasil eksperimen Compton menunjukkan pergeseran panjang gelombang yang diramalkan seperti pada persamaan berikut λ ' − λ =
h mo c
(1 − cos φ ) , dari dari pers persam amaa aann ini ini dian diangg ggap ap bahw bahwaa parti partike kell hamb hambur ur dapa dapatt
bergerak bebas, karena banyak elektron dalam materi terikat lemah pada atom induknya. induknya. Namun ada elektron lainnya yang terikat kuat dan jika elektron ini ditumbuk oleh sebuah foton seluruh atom bergerak, bukan hanya elektron tunggalnya. Dalam kejadian seperti ini besarnya mo yang digunakan pada persamaan di atas ialah massa seluruh atom yang besarnya beberapa puluh ribu kali besar dari massa elektron, sehingga hasil pergeseran Comptonnya Comptonnya sedemikian kecil sehingga tidak terdeteksi. DAFTAR PUSTAKA Konsep Fisika Modern. Edisi ke-4, cetakan ke-2. Jakarta: Erlangga. Beiser, A.1992. Konsep
Halliday, Resnick. 1999. Fisika Jilid 2. Edisi ke-3. Jakarta: Erlangga Poko-Pokok Fisika Modern. Yogyakarta: Fakultas Matematika dan Ilmu Kusminarto.1992. Poko-Pokok
Pengetahuan Alam Universitas Gadjah Mada. Sutopo. 2003. Pengantar Fisika Kunatum. Malang: Universitas Negeri Malang. http://id.wikipedia.org/wiki/Benda_hitam http://www.indonesiaindonesia.com/f/2542-benda-hitam
13
http://doni-electric.blogspot.com/2008/01/efek-foto-listrik.html
