EFEK COMPTON Telah Anda ketahui bahwa cahaya atau gelombang elektromagnetik yang menembus kaca, panjang gelombang dan frekuensinya setelah keluar dari kaca tidak mengalami perubahan. Dengan kata lain, gelombang itu tidak mengalami perubahan energi. Pernyataan ini kontradiktif dengan apa yang dialami oleh Compton. Pada 1923, Compton melakukan percobaan dengan menjatuhkan sinar-X yang berasal dari bahan radioaktif pada lempengan tipis. Hasil pengamatannya menunjukkan bahwa setelah keluar dari lempengan gelombang elektromagnetik mengalami hamburan. Terbukti panjang gelombang bertambah panjang. Hal itu dirasa aneh, karena teori klasik yang ada pada saat itu tidak dapat menjelaskan peristiwa tersebut. Untuk menjelaskan masalah itu, Compton menganggap foton (gelombang elektromagnetik) sebagai materi. Karena dianggap sebagai materi, foton mempunyai momentum sehingga tumbukan antara foton sebagai materi dan elektron dalam lempengan berlaku hukum kekekalan momentum. Peristiwa itu dapat dijelaskan sebagai berikut.

Dengan persamaan kesetaraan energi-massa dari Einstein, diperoleh: E = m . c2 E = mc . c = p . c Mengingat energi foton Planck E = hf maka momentum foton dapat ditentukan:

dengan: p = momentum foton (Ns) h = tetapan Planck (Js) f = frekuensi gelombang elektromagnetik (Hz) c = laju cahaya (m/s) = panjang gelombang foton (m) Karena gelombang foton setelah tumbukan bertambah panjang, berarti energi foton berkurang E = hf hf , dalam hal ini f > f dan < Melalui penurunan rumus yang agak panjang (tidak diuraikan di sini) diperoleh persamaan:

dengan: = panjang gelombang foton setelah tumbukan = panjang gelombang foton sebelum tumbukan h = tetapan Planck (6,63 1034 Js) m = massa elektron (9,1 1031 kg) c = laju cahaya (3 108 m/s) = sudut penyimpangan foton terhadap arah semula Mengingat h/mc2 merupakan konstanta dan dapat ditulis sebagai c (c = panjang gelombang Compton untuk elektron). Maka,

c = 2,43 . 1012 m = 2,43 pm = 2,43 . 102 . Dengan demikian, persamaan dapat dituliskan:

Apabila sudut = 0o, panjang gelombang foton terhambur akan minimum (paling pendek).

Jika panjang gelombang foton yang terhambur minimum, maka energi kinetik elektron yang terpental (tertumbuk foton) juga minimum. Elektron yang tertumbuk foton akan diam. Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut.

karena maka = Eke = 0 (elektron tetap diam). Untuk sudut = 180o, panjang gelombang foton yang terhambur maksimum (paling panjang).

Jika panjang gelombang foton yang terhambur maksimum, maka elektron terpental maksimum. Artinya, energi kinetik elektron maksimum.

Dari percobaan tersebut, Compton berkesimpulan bahwa gelombang elektromagnetik (termasuk di dalamnya cahaya) mempunyai sifat kembar, yaitu sebagai gelombang dan sebagai materi atau partikel. Pada peristiwa interferensi, difraksi, dan polarisasi lebih tepat apabila cahaya dipandang sebagai gelombang, sedangkan pada peristiwa efek fotolistrik dan efek Compton lebih tepat apabila cahaya dipandang sebagai partikel.