makalah efek fotolistrik n compton

Upload: krisna-singh

Post on 14-Apr-2018

1.005 views

Category:

Documents


107 download

TRANSCRIPT

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    1/30

    Makalah Fisika Kuantum

    Efek fotolistrik dan efek compton

    D

    I

    S

    U

    S

    U

    N

    OLEH

    KRISNA ( 4113240016)

    MUTIA ( 411)

    ERVINA ( 41132400)

    VIKCY ( 410)

    FISIKA Non_Dik 2011

    FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

    UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

    SUMATERA UTARA

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    2/30

    2013

    BAB 1. PENDAHULUAN

    Efek fotolistrik adalah fenomena terlepasnya elektron logam akibat disinari cahaya. Ditinjau

    dari perspektif sejarah, penemuan efek fotolistrik merupakan salah satu tonggak sejarahkelahiran fisika kuantum. Untuk merumuskan teori yang cocok dengan eksperimen, kita

    dihadapkan pada situasi dimana paham klasik yang selama puluhan tahun diyakini sebagai

    paham yang benar, terpaksa harus dirombak. Paham yang dimaksud adalah konsep cahaya

    sebagai gelombang tidak dirombak, fenomena efek fotolistrik tidak dapat dijelaskan secara baik.

    Paham yang baru yang mampu menjelaskan secara teoritis fenomena efek fotolistrik adalah

    bahwa cahaya sebagai partikel namun demikian, munculnya paham baru ini menimbulkan

    polemik baru. Penyebabnya adalah bahwa paham cahaya sebagai gelombang telah dibuktikan

    kehandalannya dalam menjelaskan sejumlah besar fenomena yang berkaitan dengan fenomena

    difraksi, interferensi, dan polarisasi. Sementara itu, fenomena yang disebutkan tadi tidak dapat

    dijelaskan berdasarkan paham cahaya sebagai partikel. Untuk mengatasi itu, para ahli sepakat

    bahwa cahaya memiliki sifat ganda : sebagai gelombang dan sebagai partikel.

    Pada makalah ini akan dijelaskan materi mengenai sejarah perkembangan Efek Fotolistrik.

    Efek fotolistrik merupakan pengeluaran elektron dari suatu permukaan (biasanya logam) ketika

    dikenai, dan menyerap, radiasi elektromagnetik (seperti cahaya tampak dan radiasi ultraungu)

    yang berada di atas frekuensi ambang tergantung pada jenis permukaan. Istilah lama untuk efek

    fotolistrik adalah efek Hertz (yang saat ini tidak digunakan lagi).

    Efek fotolistrik banyak membantu penduaan gelombang-partikel, dimana sistem fisika

    (seperti fotondalam kasus ini) dapat menunjukkan kedua sifat dan kelakuan seperti-gelombang

    dan seperti-partikel, sebuah konsep yang banyak digunakan oleh pencipta mekanika kuantum.

    Efek fotolistrik dijelaskan secara matematis oleh Albert Einstein yang memperluas kuanta yang

    dikembangkan oleh Max Planck.

    Hukum emisi fotolistrik:

    1. Untuk logam dan radiasi tertentu, jumlah fotoelektro yang dikeluarkan berbanding lurus

    dengan intensitas cahaya yg digunakan.

    http://id.wikipedia.org/wiki/Elektronhttp://id.wikipedia.org/wiki/Gelombang_elektromagnetikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Cahayahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Penduaan_gelombang-partikel&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Penduaan_gelombang-partikel&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Fotonhttp://id.wikipedia.org/wiki/Fotonhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mekanika_kuantumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Albert_Einsteinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Max_Planckhttp://id.wikipedia.org/wiki/Elektronhttp://id.wikipedia.org/wiki/Gelombang_elektromagnetikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Cahayahttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Penduaan_gelombang-partikel&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Fotonhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mekanika_kuantumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Albert_Einsteinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Max_Planck
  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    3/30

    2. Untuk logam tertentu, terdapat frekuensi minimum radiasi. di bawah frekuensi ini

    fotoelektron tidak bisa dipancarkan.

    3. Di atas frekuensi tersebut, energi kinetik yang dipancarkan fotoelektron tidak bergantung

    pada intensitas cahaya, namun bergantung pada frekuensi cahaya.

    4. Perbedaan waktu dari radiasi dan pemancaran fotoelektron sangat kecil, kurang dari 10-9

    detik.

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    4/30

    BAB II. EFEK FOTOLISTRIK

    Penemuan Hertz Gelombang Maxwell

    Prediksi paling dramatis teori Maxwell elektromagnetisme, diterbitkan pada tahun 1865,

    adalah adanya gelombang elektromagnetik bergerak pada kecepatan cahaya, dan kesimpulan

    bahwa cahaya itu sendiri hanya seperti gelombang. Eksperimentalis ini ditantang untuk

    menghasilkan dan mendeteksi radiasi elektromagnetik menggunakan beberapa bentuk aparatus

    listrik. Usaha jelas pertama yang berhasil adalah dengan Heinrich Hertz pada tahun 1886. Dia

    menggunakan sebuah kumparan induksi tegangan tinggi menyebabkan percikan discharge antara

    dua lembar kuningan, mengutip dia, "Bayangkan tubuh silinder kuningan, 3 cm diameter 26 cm,

    ditengah sela sepanjang panjangnya oleh celah percikan yang kutub pada sisinya dibentuk oleh

    lingkup radius 2 cm. " Idenya adalah bahwa sekali percikan membentuk jalur melakukan antara

    dua konduktor kuningan, biaya dengan cepat akan berosilasi bolak-balik, memancarkan radiasi

    elektromagnetik dari panjang gelombang mirip dengan ukuran konduktor sendiri.

    Untuk membuktikan bahwa memang ada radiasi yang dipancarkan, itu harus terdeteksi.

    Hertz menggunakan sepotong kawat tembaga 1 mm tebal membungkuk ke lingkaran diameter

    7,5 cm, dengan lingkup kuningan kecil di salah satu ujungnya, dan ujung kawat itu menunjuk,

    dengan titik dekat bola. Dia menambahkan mekanisme sekrup sehingga titik bisa bergerak sangat

    dekat dengan lingkungan secara terkendali. Ini "penerima" dirancang sehingga arus berosilasi

    bolak-balik di kawat akan memiliki periode alami dekat dengan dari "pemancar" yang dijelaskan

    di atas. Adanya muatan berosilasi di penerima akan ditandai dengan percikan di seluruh

    perbedaan (kecil) antara titik dan lingkungan (biasanya, kesenjangan ini seratus milimeter).

    (Disarankan untuk Hertz bahwa kesenjangan ini percikan bisa diganti sebagai detektor oleh kaki

    seekor katak yang sesuai disiapkan, tapi itu ternyata tidak berhasil.)

    Penelitian ini sangat sukses - Hertz mampu mendeteksi radiasi hingga lima belas meter

    jauhnya, dan dalam serangkaian percobaan cerdik ditetapkan bahwa radiasi tercermin dan

    membias seperti yang diharapkan, dan bahwa itu terpolarisasi. Masalah utama - faktor pembatas

    dalam deteksi - sedang dapat melihat percikan kecil dalam receiver. Dalam upaya untuk

    meningkatkan percikan Deteksi, dia datang atas sesuatu yang sangat misterius. Untuk kutipan

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    5/30

    dari Hertz lagi (dia disebut pemancar percikan A, B penerima): "Aku kadang-kadang tertutup

    percikan B dalam kasus gelap sehingga lebih mudah membuat pengamatan, dan dengan

    demikian saya mengamati bahwa percikan panjang maksimum menjadi jelas lebih kecil dalam

    kasus ini daripada sebelumnya. Pada menghapus berturut-turut berbagai bagian kasus, terlihat

    bahwa hanya sebagian saja yang melakukan ini adalah efek merugikan yang ditayangkan

    percikan B dari percikan A. Partisi pada sisi yang dipamerkan efek ini, tidak hanya ketika berada

    di lingkungan langsung dari spark B, tetapi juga ketika sela pada jarak yang lebih besar dari B

    antara A dan B. fenomena A begitu luar biasa disebut untuk penyelidikan lebih dekat. "

    Hertz kemudian memulai investigasi yang sangat teliti. Ia menemukan bahwa penerima

    percikan kecil lebih kuat jika terkena sinar ultraviolet dari pemancar percikan. Butuh waktu lama

    untuk mencari ini keluar - ia pertama kali diperiksa untuk beberapa jenis efek elektromagnetik,tetapi menemukan selembar kaca efektif terlindung percikan. Dia kemudian menemukan

    sepotong kuarsa tidak perisai percikan, dimana ia menggunakan prisma kuarsa untuk memecah

    cahaya dari besar percikan ke dalam komponen-komponennya, dan menemukan bahwa panjang

    gelombang yang membuat percikan sedikit lebih kuat berada di luar terlihat, di ultraviolet.

    Pada tahun 1887 Heinrich Rudolf Hertz menemukan fenomena efek Fotolistrik yang

    membingungkan para Fisikawan waktu itu.

    Sebuah logam ketika diberi cahaya akan melepaskan elektron, yang akan menghasilkan

    arus listrik jika disambung ke rangkaian tertutup. Jika cahaya adalah gelombang seperti yang

    telah diprediksikan oleh Fisika klasik, maka seharusnya semakin tinggi intensitas cahaya yang

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    6/30

    diberikan maka semakin besar arus yang terdeteksi. Namun hasil eksperimen menunjukkan

    bahwa walaupun intensitas cahaya yang diberikan maksimum, elektron tidak muncul juga dari

    plat logam.

    Tetapi ketika diberikan cahaya dengan panjang gelombang yang lebih pendek (frekuensi

    lebih tinggi, ke arah warna ungu dari spektrum cahaya) dari sebelumnya, tiba-tiba elektron lepas

    dari plat logam sehingga terdeteksi arus listrik, padahal intensitas yang diberikan lebih kecil dari

    intensitas sebelumnya. Berarti, energi yang dibutuhkan oleh plat logam untuk melepaskan

    elektronnya tergantung pada panjang gelombang. Fenomena ini tidak dapat dijelaskan olehpara

    Fisikawan pada waktu itu. Kalau cahaya itu memang benar-benar gelombang, yang memilikisifat kontinyu, bukankah seharusnya energi yang bisa diserap darinya bisa bernilai berapa saja ?

    Tapi ternyata hanya jumlah energi tertentu saja yang bisa diserap untuk melepaskan elektron

    bebas.

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    7/30

    Pendekatan Hallwachs 'Simpler

    Tahun berikutnya, 1888, fisikawan Jerman, Wilhelm Hallwachs, di Dresden, menulis:

    "Dalam sebuah publikasi baru-baru ini Hertz telah dijelaskan investigasi terhadap

    ketergantungan panjang maksimum dari sebuah induksi percikan pada radiasi yang diterima dari

    induksi lain percikan. Dia membuktikan bahwa fenomena yang diamati adalah suatu tindakan

    dari sinar ultraviolet No cahaya lebih lanjut tentang itu. sifat fenomena bisa diperoleh, karena

    kondisi rumit penelitian di mana ia muncul. Saya telah berupaya untuk memperoleh fenomena

    terkait yang akan terjadi dalam kondisi sederhana, untuk membuat penjelasan dari fenomena

    lebih mudah Sukses itu. diperoleh dengan menyelidiki tindakan dari lampu listrik pada tubuh

    bermuatan listrik. "

    Dia kemudian menjelaskan eksperimennya yang sangat sederhana: plat melingkar seng

    dipasang berdiri dengan isolasi serta dilengkapi dengan kawat ke electroscope daun emas, yang

    kemudian dibebankan negatif. electroscope yang hilang muatannya dengan sangat lambat.

    Namun, jika pelat seng terkena sinar ultraviolet dari lampu busur, atau dari magnesium terbakar,

    muatannya keluar dengan cepat. Jika piring itu bermuatan positif, tidak ada muatan yang keluar.

    (Kami menunjukkan ini sebagai demo kuliah, menggunakan lampu UV sebagai sumber.)

    Mungkinkah cahaya ultraviolet entah bagaimana merusak sifat isolasi dari dudukan platseng? Mungkinkah efek listrik atau magnetik dari arus besar di lampu busur entah bagaimana

    menyebabkan keluarnya muatan?

    Meskipun percobaan Hallwach sudah dapat dipastikan kebenarannya, ia tidak mengerti teori apa

    yang sedang terjadi.

    J.J. Thomson Mengidentifikasi Partikel

    Pada kenyataannya, situasi masih belum jelas sampai 1899, ketika Thomson menetapkan bahwa

    sinar ultraviolet menyebabkan elektron menjadi dipancarkan, partikel-partikel yang sama

    ditemukan dalam sinar katoda. Metode-Nya adalah untuk menyertakan permukaan logam yang

    akan terkena radiasi dalam tabung vakum, dengan kata lain untuk membuat katoda dalam sebuah

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    8/30

    tabung sinar katoda. Fitur baru adalah bahwa elektron itu harus dikeluarkan dari katoda oleh

    radiasi, bukan oleh medan listrik yang kuat yang digunakan sebelumnya.

    Pada saat ini, ada gambar yang masuk akal tentang apa yang terjadi. Atom dalam katoda

    berisi elektron, yang terguncang dan bergetar disebabkan oleh medan listrik dari radiasi .

    Akhirnya beberapa dari mereka akan bergetar dan akan dikeluarkan dari katoda. Hal ini

    bermanfaat mempertimbangkan dengan hati-hati bagaimana jumlah dan kecepatan elektron yang

    dipancarkan akan diharapkan bervariasi dengan intensitas dan warna radiasi. Peningkatan

    intensitas radiasi akan mengguncang elektron lebih keras, sehingga orang akan berharap lebih

    untuk menjadi dipancarkan, dan mereka akan menembak keluar dengan kecepatan yang lebih

    besar, rata-rata. Meningkatkan frekuensi radiasi akan mengguncang elektron lebih cepat,

    sehingga dapat menyebabkan elektron untuk keluar lebih cepat. Untuk lampu sangat redup, ituakan memerlukan waktu untuk elektron bekerja sampai amplitudo getaran yang cukup

    mengeluarkannya.

    Penemuan Mengejutkan oleh Lenard

    Pada tahun 1902, Lenard mempelajari bagaimana energi foto elektron yang dipancarkan

    bervariasi dengan intensitas cahaya. Dia menggunakan lampu karbon busur, dan dapat

    meningkatkan intensitas seribu kali lipat. Elektron dikeluarkan dari pelat logam, kolektor, yangterhubung ke katoda melalui kawat dengan ammeter sensitif, untuk mengukur arus yang

    dihasilkan oleh iluminasi. Untuk mengukur energi elektron dikeluarkan, Lenard dibebankan pelat

    kolektor negatif, untuk mencegah elektron datang ke arah itu. Jadi, elektron hanya dikeluarkan

    dengan energi kinetik yang cukup untuk bergerak ini adalah bukti potensial akan berkontribusi

    pada saat ini. Lenard menemukan bahwa ada tegangan minimum didefinisikan dengan baik yang

    berhenti setiap elektron mendapatkan melalui, kita akan menyebutnya Vstop. Yang mengejutkan,

    ia menemukan bahwa Vstop tidak tergantung sama sekali pada intensitas cahaya! Menggandakan

    intensitas cahaya dua kali lipat jumlah elektron yang dipancarkan, tetapi tidak mempengaruhi

    energi dari elektron yang dipancarkan. Bidang berosilasi lebih kuat terlontar elektron lebih, tapi

    energi individu maksimum elektron dikeluarkan adalah sama seperti untuk bidang lemah.

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    9/30

    Tapi Lenard melakukan sesuatu yang lain. menggunakan lampu busur yang sangat kuat,

    ada intensitas yang cukup untuk memisahkan warna dan memeriksa efek fotolistrik

    menggunakan lampu warna yang berbeda. Dia menemukan bahwa energi maksimum dari

    elektron dikeluarkan tidak bergantung pada warna namun panjang gelombang pendek, cahaya

    dengan frekuensi yang lebih tinggi menyebabkan elektron akan dikeluarkan dengan lebih banyak

    energi. Hal ini, bagaimanapun, sebuah kesimpulan yang cukup kualitatif --- pengukuran energi

    tidak terlalu direproduksi, karena mereka sangat sensitif terhadap kondisi permukaan, di negara

    khususnya oksidasi parsial. Dalam vacua terbaik tersedia waktu itu, oksidasi signifikan dari

    permukaan segar terjadi di puluhan menit. (Rincian permukaan sangat penting karena elektron

    yang dipancarkan tercepat adalah mereka dengan mudah ke permukaan, dari ikatan mereka pada

    benda padat sangat bergantung pada sifat permukaan --- itu logam murni atau campuran logam

    dan atom oksigen ?)

    Question: In the above figure, the battery represents the potential Lenard used to charge the

    collector plate negatively, which would actually be a variable voltage source. Since the electrons

    ejected by the blue light are getting to the collector plate, evidently the potential supplied by the

    battery is less than Vstop for blue light. Show with an arrow on the wire the direction of the

    electric current in the wire.

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    10/30

    Pertanyaan: Pada gambar di atas, baterai merupakan potensi Lenard digunakan untuk mengisi

    pelat kolektor negatif, yang sebenarnya akan menjadi sumber tegangan variabel. Karena elektron

    dikeluarkan oleh sinar biru yang sampai ke plat kolektor, jelas potensi yang disediakan oleh

    baterai kurang dari Vstop untuk cahaya biru. Tampilkan dengan panah pada kawat arah arus

    listrik dalam kawat.

    Penjelasan dan keterangan Einstein

    Pada tahun 1905 Einstein memberikan penafsiran yang sangat sederhana dari hasil

    Lenard's. Dia hanya menduga bahwa radiasi yang masuk harus dianggap sebagai kuanta dari

    frekuensi hf, dengan f frekuensi. Dalam photoemission, satu kuantum tersebut diserap oleh satu

    elektron. Jika elektron adalah beberapa jarak menjadi bahan katoda, beberapa energi akan hilang

    ketika bergerak ke arah permukaan. Akan selalu ada beberapa biaya elektrostatik dengan

    elektron permukaan daun, ini biasanya disebut fungsi kerja, W. elektron yang paling energik

    yang dipancarkan akan menjadi sangat dekat dengan permukaan, dan mereka akanmeninggalkan katoda dengan energi kinetik

    E = hf - W

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    11/30

    Pada tegangan negatif pada plat kolektor sampai arus berhenti, untuk itu Vstop, elektron

    energi kinetik tertinggi harus memiliki eVstop energi ketika meninggalkan katoda. Dengan

    demikian,

    eVstop = hfW

    Dengan demikian teori Einstein membuat prediksi kuantitatif yang sangat jelas: jika

    frekuensi cahaya insiden yang bervariasi, dan Vstop diplot sebagai fungsi frekuensi, kemiringan

    garis harus h / e.

    Hal ini juga jelas bahwa ada frekuensi cahaya minimum untuk suatu logam tertentu,

    bahwa untuk yang kuantum energi sama dengan fungsi kerja. Cahaya di bawah ini frekuensi itu,

    tidak peduli seberapa terang, tidak akan menyebabkan photoemission.

    Dari Pembahasan diatas dapat disimpulkan bahwa energi yang dibutuhkan oleh plat

    logam untuk melepaskan elektronnya tergantung pada panjang gelombang, dan diungkap oleh

    Einsten bahwa hal ini dikarenakan ketika frekuensi cahaya yang diberikan lebih tinggi, maka

    walaupun terdapat hanya 1 foton saja (intensitas rendah) dengan energi yang cukup, foton

    tersebut mampu untuk melepaskan 1 elektron dari ikatannya. Intensitas cahaya dinaikkan berarti

    akan semakin banyak jumlah foton yang dilepaskan, akibatnya semakin banyak elektron yang

    akan lepas. Einstein menjawab teka-teki mengenai fotolistrik.

    Einstein termashur dengan teori relativitasnya. Hampir semua orang

    kenal formula E = mc2, namun sedikit saja yang mengetahui apa itu efek

    fotolistrik yang mengantarkan Einstein sebagai ilmuwan penerima hadiah Nobel.

    Pada tahun 1921 panitia hadiah Nobel menuliskan bahwa Einstein dianugrahi

    penghargaan tertinggi di bidang sains tersebut atas jasanya di bidang fisika teori

    terutama untuk penemuan hukum efek fotolistrik. Sangat mengherankanmengapa ia tidak menerima Nobel dari teori relativitas yang berdampak filosofis tinggi tersebut.

    Mungkinkah hanya panitia hadiah Nobel yang tahu, atau ada alasan pragmatis di balik itu?

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    12/30

    Efek fotolistrik merupakan proses perubahan sifat-sifat konduksi listrik di dalam material

    karena pengaruh cahaya atau gelombang elektromagnetik lain. Efek ini mengakibatkan

    terciptanya pasangan elektron dan hole di dalam semikonduktor, atau pancaran elektron bebas

    dan ion yang tertinggal di dalam metal. Fenomena pertama dikenal sebagai efek fotolistrik

    internal, sedangkan fenomena kedua disebut efek fotolistrik eksternal.

    Einstein menyelesaikan paper yang menjelaskan efek ini pada tanggal 17 Maret 1905 dan

    mengirimkannya ke jurnalAnnalen der Physik, persis 3 hari setelah ulang tahunnya yang ke 26.

    Di dalam paper tersebut Einstein untuk pertama kalinya memperkenalkan istilah kuantum (paket)

    cahaya. Pada pendahuluan paper ia berargumentasi bahwa proses-proses seperti radiasi benda

    hitam, fotoluminesens, dan produksi sinar katode, hanya dapat dijelaskan jika energi cahaya

    tersebut tidak terdistribusi secara kontinyu.

    Ide Einstein memicu Louis de Broglie menelurkan konsep

    gelombang materi. Konsep ini menyatakan benda yang bergerak dapat

    dianggap sebagai suatu gelombang dengan panjang gelombang

    berbanding terbalik terhadap momentumnya. Sederhananya, ide de

    Broglie ini merupakan kebalikan dari ide Einstein. Kedua ide ini

    selanjutnya membantu melahirkan mekanika kuantum melalui

    persamaan Schroedinger yang menandai berakhirnya masa fisika klasik.

    Upaya Millikan untuk menyangkal Teori Einstein

    Jika kita menerima teori Einstein, maka, ini adalah cara yang sama sekali berbeda untuk

    mengukur konstanta Planck. Ahli fisikawan Amerika Robert Millikan, yang tidak menerima teori

    Einstein, yang dilihatnya sebagai serangan terhadap teori gelombang cahaya, bekerja selama

    sepuluh tahun, sampai 1916, pada efek fotolistrik. Dia bahkan dirancang teknik untuk Scraping

    membersihkan logam permukaan dalam tabung vakum. Untuk semua usahanya dia menemukanhasil mengecewakan: ia mengkonfirmasikan teori Einstein, pengukuran terus-menerus untuk

    konstanta Planck dalam 0,5% dengan metode ini. Namun salah satu hiburan untuknya adalah dia

    mendapatkan hadiah Nobel untuk serangkaian percobaan

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    13/30

    Pada kenyataanya, inilah ikhwal lahirnya fisika modern yang menampik asumsi teori-

    teori mapan saat itu. Salah satunya adalah teori Maxwell yang berhasil memadukan fenomena

    kelistrikan dan kemagnetan dalam satu formula serta menyimpulkan bahwa cahaya merupakan

    salah satu wujud gelombang elektromagnetik. Jelas dibutuhkan waktu cukup lama untuk

    meyakinkan komunitas fisika jika cahaya memiliki sifat granular. Nyatanya dibutuhkan hampir

    11 tahun hingga seorang Robert Millikan berhasil membuktikan hipotesis Einstein. Tidak

    tanggung-tanggung juga, Millikan menghabiskan waktu 10 tahun untuk pembuktian tersebut.

    Pada saat itu Einstein mempublikasikan paper lain berjudul Teori Kuantum Cahaya. Di dalam

    paper ini ia menjelaskan proses emisi dan absorpsi paket cahaya dalam molekul, serta

    menghitung peluang emisi spontan dan emisi yang diinduksi yang selanjutnya dikenal sebagai

    koefisien Einstein A dan B. Kedua koefisien ini bermanfaat dalam menjelaskan secara teoretis

    penemuan laser di kemudian hari. Tujuh tahun kemudian Arthur Compton berhasil membuat

    eksperimen yang membuktikan sifat kuantum cahaya tersebut dengan bantuan teori relativitas

    khusus.

    . Aplikasi Efek Fotolistrik

    Apakah Anda pernah bertanya-tanya bagaimana sebuah kamera otomatis dapat

    mengambil gambar yang besar tanpa mengatur? Kamera memiliki built-in light meter. Ketika

    cahaya datang ke light meter, menyerang sebuah benda logam yang melepaskan elektron dan

    menciptakan arus. Ini secara otomatis membuka dan menutup lensa untuk menyesuaikan kondisi

    pencahayaan tinggi dan rendah. detektor asap dan beberapa alarm pencuri juga beroperasi

    menggunakan prinsip dasar efek fotolistrik.

    Sangat mengherankan jika kita mendengar bahwa aplikasi pertama efek fotolistrik berada

    dalam dunia hiburan. Dengan bantuan peralatan elektronika saat itu suara dubbing film direkam

    dalam bentuk sinyal optik di sepanjang pinggiran keping film. Pada saat film diputar, sinyal ini

    dibaca kembali melalui proses efek fotolistrik dan sinyal listriknya diperkuat denganmenggunakan amplifier tabung sehingga menghasilkan film bersuara.

    Aplikasi paling populer di kalangan akademis adalah tabung foto-pengganda

    (photomultiplier tube). Dengan menggunakan tabung ini hampir semua spektrum radiasi

    elektromagnetik dapat diamati. Tabung ini memiliki efisiensi yang sangat tinggi, bahkan ia

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    14/30

    sanggup mendeteksi foton tunggal sekalipun. Dengan menggunakan tabung ini, kelompok

    peneliti Superkamiokande di Jepang berhasil menyelidiki massa neutrino yang akhirnya

    dianugrahi hadiah Nobel pada tahun 2002. Di samping itu efek fotolistrik eksternal juga dapat

    dimanfaatkan untuk tujuan spektroskopi melalui peralatan yang bernama photoelectron

    spectroscopy atau PES.

    Efek fotolistrik internal memiliki aplikasi yang lebih menyentuh masyarakat. Ambil

    contoh foto-diode atau foto-transistor yang bermanfaat sebagai sensor cahaya berkecepatan

    tinggi. Bahkan, dalam komunikasi serat optik transmisi sebesar 40 Gigabit perdetik yang setara

    dengan pulsa cahaya sepanjang 10 pikodetik (10-11 detik) masih dapat dibaca oleh sebuah foto-

    diode.

    Sel surya yang sangat kita kenal manfaatnya dapat mengubah energi matahari menjadi

    energi listrik melalui efek fotolistrik internal. Sebuah semikonduktor yang disinari dengan

    cahaya tampak akan memisahkan elektron dan hole. Kelebihan elektron di satu sisi yang disertai

    dengan kelebihan hole di sisi lain akan menimbulkan beda potensial yang jika dialirkan menuju

    beban akan menghasilkan arus listrik.

    Akhir-akhir ini kita dibanjiri oleh produk-produk elektronik yang dilengkapi dengan

    kamera CCD (charge coupled device). Sebut saja kamera pada ponsel, kamera digital denganresolusi hingga 12 Megapiksel, atau pemindai kode-batang (barcode) yang dipakai diseluruh

    supermarket, kesemuanya memanfaatkan efek fotolistrik internal dalam mengubah citra yang

    dikehendaki menjadi data-data elektronik yang selanjutnya dapat diproses oleh komputer.

    Jadi, tanpa kita sadari kita telah memanfaatkan efek fotolistrik baik internal mau pun

    eksternal dalam kehidupan sehari-hari.

    Bab III. Efek Compton

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    15/30

    Tahun 1923 Arthur Holy Compton dapat menunjukkan bahwa ketika sinar-

    Xmonokromatik diarahkan ke unsur ringan karbon ,radiasi hamburan terdiri dari dua

    komponen ,yang pertama lebih panjang dari sinar datang dan yang kedua sama dengan

    radiasi sinar datang. Compton juga mengamati bahwa selisih antara panjang gelombang sinar X

    datang dengan panjang gelombang sinar X terhambur meningkat terhadap sudut

    hamburan,peristiwa ini disebut efek Compton. Selisih panjang gelombang ini tidak bergantung

    pada sinar datang dan juga merupakan sifat alami dari bahan penghambur. Efek Compton

    adalah salah satu dari 3 proses yang melemahkan energi suatu sinar ionisasi. Bila suatu sinar

    jatuh pada permukaan suatu materi sebagian daripada energinya akan diberikan kepada materi

    tersebut, sedangkan sinar itu sendiri akan di sebarkan.

    Radiasi sinar X monokromatik K dari anoda menuju Kristal karbon,setelah

    dihamburkan melalui sudut yang diketahui lalu sinar X tersebut dilewatkan melalui sejumlah

    celah menuju Kristal dalam spectrometer Bragg ,dimana sinar X didifraksikan oleh Kristal lalu

    masuk ke ruang ionisasi yang mengukur intensitas sinar X terdifraksi . dengan mengukur sudut

    difraksi dimana intensiitas maksimum diamati ,maka kemungkinan untuk menentukan panjang

    gelombang () sinar X yang dihamburkan oleh kristal karbon pada sudut tertentu ( ) dari

    persamaan Bragg.

    Compton mengamati dua puncak yang

    memiliki panjang geombang berbeda dalam radiasi

    terhambur. Pada sudut hamburan 900 ,panjang

    gelombang pertama (0) sesuai dengan panjang

    gelombang sinar X monokromatikK

    molybdenum yaitu 0,0709 nm ,sedangkan panjang

    gelombang kedua yaitu 2 mempunyai panjang

    gelombang 0,0732 nm.

    Selisih kedua panjang gelombang tersebut (

    ) yaitu 0,0023 nm yang sesuai dengan nilai

    perhitungan dari persamaan Compton . puncak

    intensitas pada panjang gelombang 0,0732 nm

    disebabkan hamburan Compton dari elektron yang

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    16/30

    dianggap bebas ,karena energi ikatnya dalam atom kecil jika dibandingkan energi hf foton sinar

    X datang . puncak intensitas 0 =0,0709 nm (sama dengan panjang gelombang sinar X datang )

    disebabkan hamburan dari elektron terikat dalam atom . da lam hal ini momentum recoil (elektron

    yang terbental) diambil oleh keseluruhan atom yang lebih berat disbanding elektron ,maka

    menghasilkan pergeseran panjang gelombang yang sangat kecil (diabaikan ) sehingga foton

    terhambur mempunyaienergi dan panjang gelombang yang sama dengan sinar datang.

    Perumusan teori efek Compton dapat diuraikan sebagai berikut,misal foton berenergi hf

    menumbuk sebuah elektron bebas dalam keadaan diam. Foton terhambur akibat tumbukan

    mempunyai energi hf dan mempunyai sudut denganarah foton datang . sedangkanelektron

    terpental (recoil) akibat tumbukan tersebut dan mempunyai sudut dengan arah foton datang.

    Dari hukum kekekalan energi

    hf = hf + Ek =hf +mc 2 m0c2

    dimana k =2

    21

    1

    c

    v

    hf = hf + m0c (k-1) (.1.)

    Dari hukum kekekalan momentum

    Pada sumbu x , coscos'

    0vkmc

    hf

    c

    hf+=

    ..(.2.)

    Pada sumbu y, sinsin'

    0 0vkmc

    hf=

    (.3.)

    Momentum sebelum tumbukan sama dengan momentum sesudah tumbukan dan momentum

    elektron diam = nol.

    Dari persamaan (.1,)

    2

    0

    2

    0'

    cmckmhchc

    +=

    Lalu kedua sisi dikuadratkan

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    17/30

    22

    0

    2

    0

    22

    0

    2

    '2

    'cmk

    hhcmcm

    hh =

    ++

    ( )( )1

    '2

    2 22200

    2

    2

    2

    2

    2

    =

    +

    + kcmhh

    cmhhh

    .(.4.)

    Dari persamaan (.2.)

    coscos'

    0vkmhh ==

    coscos'

    0vkmhh

    =

    ..(.5.)

    Dari persamaan (.3.)

    sinsin'

    0 0vkmh

    =

    sinsin'

    0vkm

    h=

    ..(.6.)

    Kuadratkan persamaan (.5.) dan (.6.) lalu jumlahkan

    ( ) ( )

    222

    0

    222

    0

    22

    2

    222

    2

    2

    2

    2

    sincossin'

    cos'

    2cos

    'vmkvmk

    hhhh+=++

    ( )22

    0

    22

    2

    2

    2

    2

    cos'

    2

    'vmk

    hhh=+

    .(.7.)

    Persamaan (.4.) dikurangi (.7.)

    )'()1(cos

    0)'

    (2)1(cos'

    2

    0

    0

    2

    =

    =+

    cmh

    hhcm

    h

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    18/30

    Sehingga selisih h panjang gelombang foton terhambur dengan foton datang

    )cos1(0

    =cm

    h...(.8.)

    cm

    h

    0

    disebut panjang gelombang Compton ; 0242,00

    =cm

    h

    Dari persamaan (.8.)

    0

    2

    2

    0

    2

    2

    0

    ' (1 cos )

    1 12sin

    ' 2

    1 1{1 2sin }

    ' 2

    h

    m c

    h

    f f m c

    hf

    f f m c

    =

    = +

    = +

    +

    =

    2sin21

    '2

    ff

    ..(.9.)

    Dimana cm

    h

    cm

    hf

    0

    2

    0 == dan Ek=hf-hf , sehingga energi kinetic elektron recoil

    2

    2

    2 sin2

    1 2 sin2

    kE hf

    =

    +

    (.10.)

    Dari persamaan (.2.) dan (.3.)

    cos'cos hfhfmvc = .....(.11.)

    sin'sin hfmvc = .(.12.)

    Persamaan (.12.) dibagi (.11.) dan melalui persamaan (.9.)

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    19/30

    2

    2

    sin

    1 2 sin'sin 2

    tan'cos

    cos

    1 2 sin2

    f

    hf

    hf hf

    ff

    + = =

    +

    2

    sintan

    1 2 sin cos2

    = +

    2 2

    2sin cos cot2 2 2tan

    (1 )2sin 2 sin

    2 2

    = =+ +

    Sehingga arah elektron recoil yaitu :

    0

    cot2

    tan

    1h

    m c

    +

    .(.13.)

    Kegagalan teori fisika klasik atau teori gelombang elektromagnet , menjelaskan peristiwa efek

    Compton sebagai berikut :

    1. Menurut teori gelombang elektromagnet, sinar-X terhambur seharuysnya ,mempunyai

    panjang gelombang () yang sama seperti sinar-X datang, padahal menurut teori

    Compton panjang gelombang () sinar-X terhambur beda dengan sinar-X datang.

    2. Intensitas radiasi sinar datang berfrekuensi f akan menyebabkan elektron-elektron unsur

    ringan (Carbon) berosilasi dengan frekuensi sama, padahal menurut teori Compton

    elektronunsur ringan berosilasi dengan frekuensi beda.

    3. Osilasi elektron-elektron ini kemudian akan meradiasikan gelombang elektromagnetik

    dengan frekuensi yang sama dan arah berbeda, padahal menurut teori Compton osilasi

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    20/30

    elektron-elektron meradiasikan gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang

    berbeda.

    Dengan menggunakan teori Planck-Einstein, Compton membuat rumusan teori yang didasarkan

    pada postulat-postulat berikut :

    1. Radiasi sinar monokromatik dengan frekuensi f terdiri dari aliran foton-foton yang masing-

    masing energinya hf dan momentumnya hf/c .

    2. Hamburan sinar-X datang oleh atom sebuah unsur adalah hasil tumbukan elastis antara foton

    dan elektron, sehingga terdapat kekekalan energi dan momentum

    Kesimpulan dari hasil eksperimen hamburan Compton yaitu :

    1. Panjang gelombang ( ) radiasi yang dihamburkan pada setiap sudut ( ) selalu lebih

    besar dari () radiasi sinar datang.

    2. Selisih panjang gelombang ( ) tidak tergantung ( )sinar-X datang dan pada sudut

    tetap, hamburan adalah sama untuk semua unsur yang mengandung elektron tidak terikat

    (bebas) pada keadaan lain.

    3. Selisih panjang gelombang ( ) meningkat terhadap sudut hamburan ( ) dan

    mempunyai nilai maksimal pada =180 derajat.

    Keterbatasan-keterbatasan teori Compton :

    1. Teori Compton tidak dapat menjelaskan keberadaan sinar-X dalam radiasi terhambur

    yang mempunyai panjang gelombang sama dengan radiasi sinar-X datang.

    2. Teori Compton tidak dapat menjelaskan bahwa intensitas sinar-X terhambur lebih besar

    dariapada sinar-X yang datang untuk unsur atom-atom ringan, tetapi untuk unsur-unsur

    atom berat justru intensitas sinar-X terhambur lebih kecil daripada sinar-X yang datang.

    CONTOH SOAL

    Diketahui:

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    21/30

    c = 3 x 108m/s h = 6,63 x 10-34Js me = 9,1 x 10-31kg

    1 eV= 1,602 x 10-19J 1= 10-10 m

    1. Pada sebuah eksperimen hamburan menggunakan berkas sinar X, diketahui fraksi perubahan

    panjang gelombang ( )

    adalah 1% saat sudut hamburannya 120o. Berapakan panjang

    gelombang sinar X yang digunakan?

    Penyelesaian.

    Dari soal yang diketahui adalah:

    1% 0,01

    = =

    120 = o

    kemudian akan dicari panjang gelombang ( ) . Dari persamaan efek Compton kita punya

    2 1 (1 cos )e

    h

    m c = =

    Substitusikan nilai-nilai h, me, c dan kita dapatkan

    34

    12

    31 8

    12

    6,63 10 3(1 cos ) (1 cos120 ) (2,43 10 )( )

    (9,1 10 )(3 10 / ) 2

    3,64 10

    e

    h Jsm

    m c kg m s

    m

    = = =

    =

    o

    karena 1% 0,01

    = =

    maka 12 10100 100 3,64 10 3,64 10m m = = =

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    22/30

    Jadi panjang gelombang yang digunakan dalam eksperimen tersebut adalah 103,64 10 m

    2. Suatu berkas cahaya dalam eksperimen hamburan Compton terhambur dengan panjang

    gelombang 0,01 nm. Jika sudut hamburan foton adalah 90o, berapakah panjang gelombang

    foton yang datang?

    Penyelesaian.

    Dari soal yang diketahui adalah:

    Panjang gelombang hambur 2( ) = 0,01nm = 0,01 x 10-9m = 10-11m

    90 =o

    kemudian akan dicari panjang gelombang datang 1( ) . Dari persamaan efek Compton kita

    punya

    2 1(1 cos )

    e

    h

    m c =

    Substitusikan nilai-nilai 2 , h, me, c dan kita dapatkan

    2 1

    3411

    1 31 8

    11 12

    1

    11 12 12 12 12

    1

    (1 cos )

    6,63 1010 (1 cos90 )

    (9,1 10 )(3 10 / )

    10 (2,43 10 )(1)

    (10 2, 43 10 ) (10 10 2, 43 10 ) 7,57 10

    e

    h

    m c

    Jsm

    kg m s

    m m

    m m m

    =

    =

    =

    = = =

    o

    Jadi panjang gelombang datangnya adalah 127,57 10 m

    3. Sinar X dengan panjang gelombang 4pm ditembakkan pada sebuah sasaran dan terhambur.

    Berapakah panjang gelombang maksimum pada sinar X yang dihamburkan? Berapa pula

    energi kinetik maksimum elektron yang terhentak?

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    23/30

    Penyelesaian.

    Dari soal yang diketahui adalah

    Panjang gelombang datang 1( ) = 4pm = 4 x 10-12

    m

    kemudian akan dicari panjang gelombang hambur maksimum 2( ) dan energi kinetik

    hentak maksimum elektron. Dari persamaan efek Compton kita punya

    2 1 2 1(1 cos ) (1 cos )

    e e

    h h

    m c m c = = +

    Sehingga 2 maksimum apabila 1 cos = 2 (maksimum bila = 180o

    ) Substitusikan nilai-

    nilai 1 , h, me, dan c kita dapatkan

    3412 12

    2 1 31 8

    6,63 10(1 cos ) 4 10 2 8,86 10

    (9,1 10 )(3 10 / )e

    h Jsm m

    m c kg m s

    = + = + =

    Untuk

    energi hentak maksimum sama dengan beda energi foton datang dengan energi foton

    hambur (maksimum) sehingga

    34 8

    12 12

    1 2

    15

    1 1 1 1(6,63 10 )((3 10 / ))

    4 10 8,86 10

    2,73 10 17,04

    k

    k

    E hc Js m s

    E J keV

    = =

    = =

    Jadi

    panjang gelombang hambur maksimumnya adalah 128,86 10 m dan energi hentak

    maksimumnya sebesar 17,04keV

    4. Berapa frekuensi sinar X terhambur pada gejala Compton, jika frekuensi sinar X datang 3 x

    1019Hz, dan sudut hambur 60o?

    Penyelesaian.

    Dari soal yang diketahui adalah

    Frekuensi sinar datang 191

    ( ) 3 10f Hz= , 60 =o

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    24/30

    kemudian akan dicari frekwensi sinar hambur 2( )f . Ingat bahwac

    f =

    Sehingga,8

    11

    1191

    3 10 /10

    3 10

    c m sm

    f Hz

    = = =

    Dan dari persamaan efek Compton kita punya

    2 1(1 cos )

    e

    h

    m c =

    Substitusikan nilai-nilai 1 , h, me, c dan kita dapatkan

    2 1

    3411

    2 1 31 8

    11 12

    2

    11

    2

    (1 cos )

    6,63 10(1 cos ) 10 (1 cos60 )

    (9,1 10 )(3 10 / )

    110 (2,43 10 )( )

    2

    1,12 10

    e

    e

    h

    m c

    h Jsm

    m c kg m s

    m m

    m

    =

    = + = +

    = +

    =

    o

    Sehingga kita dapatkan

    819

    2 11

    2

    3 10 /2,68 10

    1,12 10

    c m sf Hz

    m

    = = =

    Jadi frekuensi sinar X hambur adalah 192,68 10 Hz

    5. Seberkas sinar X terhambur oleh elektron bebas pada sudut 60o. Jika panjang gelombang

    sinar Xyang digunakan 0,024. Berapa persenkah fraksi perubahan panjang gelombangsinar X tersebut?

    Penyelesaian. Dari soal yang diketahui adalah

    Panjang gelombang hambur 2( ) = 0,024= 2,4 x 10-12m

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    25/30

    60 = o

    kemudian akan dicari panjang gelombang datang 1( ) . Dari persamaan efek Compton kita

    punya

    2 1(1 cos )

    e

    h

    m c = =

    Substitusikan nilai-nilai h, me, c dan kita dapatkan

    34

    31 8

    12

    12

    6,63 10(1 cos ) (1 cos60 )

    (9,1 10 )(3 10 / )

    1(2,43 10 )( )2

    1,21 10

    e

    h Js

    m c kg m s

    m

    m

    = =

    =

    =

    o

    Fraksi perubahan panjang gelombang12

    12

    1,21 10100% 50, 42%

    2,4 10

    = =

    Jadi Fraksi perubahan panjang gelombang adalah 50,42%

    6. Foton sinar-X menumbuk elektron diam yang bebas , foton tersebut dihamburkan melalui

    sudut 090= . berapa frekuensinya setelah tumbukan jika frekuensi awal (sinar datang)

    f=3.1019 Hz ?

    Penyelesaian.

    ( )

    12

    0

    8

    12

    0

    12

    1212 19 19

    8 19

    19

    2,42.10

    3.10 /

    1 cos 2, 42.10

    1 1' 2, 42.10

    '

    1 2,42.10 10,08.10 0,33.10 0,41.10

    ' 3.10 3.10

    ' 2,43.10

    hm

    m c

    c m s

    hm

    m c

    c mf f

    m

    f

    f Hz

    =

    =

    = =

    = + =

    = + = + =

    =

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    26/30

    SOAL

    1. Jelaskan dengan singkat mengapa efek Compton merupakan salah satu dari 3 proses yang

    melemahkan energi suatu sinar ionisasi!

    Penyelesaian.

    Efek Compton adalah suatu efek yang merupakan bagian interaksi sebuah penyinaran

    terhadap suatu materi. Bila suatu sinar (ionisasi) jatuh pada permukaan suatu materi

    sebagian dari energinya akan diberikan kepada materi tersebut, sedangkan sinar (ionisasi) itu

    sendiri akan di sebarkan sehingga energi sinar (ionisasi) itu melemah. Sebagai contoh : atom

    dalam sistem periodik dengan nomer atom yang besar seperti timbal akan meyerap energi

    sinar ionisasi efek fotoelektrik, sedangkan element yang bernomer atom kecil akan

    menyebarkan sinar ionisasi tersebut.

    2. Menurut teori kuantum cahaya, foton berlaku sebagai partikel, hanya saja foton tidak

    mempunyai massa diam. Cobalah jelaskan dengan singkat bahwa foton berlaku sebagai

    partikl menggunakan efek Compton!

    Penyelesaian.

    Ingat bahwa pada percobaan hamburan Compton yang dilakukan dengan foton sinar X yang

    terjadi adalah foton 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.

    3. Suatu elektron bebas dihamburkan dalam arah membentuk sudut dengan foton datang pada

    percobaan hamburan compton. Buktikan energi kinetik elektron adalah

    (1 cos )

    1 (1 cos )

    hK

    =

    +

    Dengan2

    h

    mc

    =

    Penyelesaian.

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    27/30

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    2 2 2

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    1 1 1- = (1- cos )

    '

    1 1 1= (1- cos )

    '

    1 (1- cos )=

    '

    ' =(1- cos )

    '(1- cos )

    (1-cos ) -

    (1- cos )

    (1- cos )

    (1-cos )

    (1- cos )

    (1

    E E mc

    E E mc

    mc E

    E Emc

    EmcE

    mc E

    EmcK E E E

    mc E

    Emc E EmcK

    mc E

    EK

    mc E

    EK

    Emc

    mc

    +

    +

    +

    = = +

    + =

    +

    =+

    =+

    2

    2

    2

    2

    2

    2

    (1-cos ))

    (1- cos )

    1 (1- cos )

    ( )(1- cos )

    1 (1- cos )

    E

    mcKE

    mc

    h

    mcK h

    mc

    =+

    = +

    2

    2

    2

    (1-cos )

    1 (1-cos )

    (1-cos ),

    1 (1-cos )

    hh

    mcKh

    mc

    h hK

    mc

    =+

    = =+

    4. Ada dua proses yang terjadi bila seberkas sinar X ditembakkan kesebuah atom, yaitu : energi

    berkas sinar X terserap oleh atom dan sinr X yang dihamburkan oleh atom. Jelaskanlan

    kedua buah proses tersebut dengan singkat!

    Penyelesaian.

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    28/30

    Dalam proses yang pertama, berkas sinar X terserap atom melalui efek foto listrik yang

    mengakibatkan tereksitasinya atom atau terlemparnya elektron dari atom. Atom akan

    kembali ke keadaan dasarnya dengan memancarkan elektron (melalui Auger effect) atau

    memancarkan sinar X floresen yang memiliki panjang gelombang karakteristik atom

    tereksitasinya. Sedangkan dalam proses kedua, ada bagian berkas yang mengalami

    hamburan tanpa kehilangan energi (panjang gelombangnya tetap) dan ada bagian yang

    terhambur dengan kehilangan sebagian energi (hamburan Compton)

    5. Hitunglah selisih panjang ( ) foton sinar-X yang dihamburkan melalui sudut 090=

    oleh elektro bebas yang diam.

    Penyelesaian.

    ( )( )( )

    0242,010.310.1,9

    10.626.6cos1

    831

    34

    0

    ===

    cm

    h

    6. Sinar gamma 60 KeV dihamburkan oleh elektron bebas,anggapelektron mula-mula diam

    ,tentukan energi maksimum elektron terhambur ?

    Penyelesaian

    Energi sinar datang

    15

    60 9,6.10E hf KeV J

    = = =( ) ( )8 34 10

    15

    3.10 6,626.100,2184.10

    9,6.10

    c chm

    f E

    = = = =

    ( )0

    1 cosh

    m c = maksimum jika cos =0 ,maka =0,0242.10-10

    Jika cos =-1 , =1800 maka foton akan dipantulkan bukan terhambur,

    10 10 10' 0, 2184.10 0,0242.10 0,2426.10 m = + = + =

    Energi maksimum elektron terhambur

    ( ) ( ) ( )

    ( ) ( )

    8 34 10

    16

    10 10

    163

    16

    3.10 6,626.10 0,0242.10'9,1.10

    ' ' 0,2426.10 0,2184.10

    9,1.105, 69.10 5, 69

    1,6.10

    hcE hc J

    E eV KeV

    = = = =

    = = =

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    29/30

    I. KESIMPULAN

    1. Efek fotolistrik adalah fenomena terlepasnya elektron logam akibat disinari

    cahaya.

    2. Ditinjau dari perspektif sejarah, penemuan efek fotolistrik merupakan salah satu

    tonggak sejarah kelahiran fisika kuantum.

    3. Tokoh-tokoh yang berperan penting pada kelahiran efek fotolistrik adalah, Hertz,

    Lenard,Eintein,Max Planck ,Wilhelm Hallwachs serta JJ Thomson.

    4. Dalam perkembangannya efek fotolistrik diaplikasikan pada kamera digital dan

    berbagai alat-alat elektronik lainnya yang menggunakan sensor cahaya.

    5. Panjang gelombang () radiasi yang dihamburkan pada setiap sudut ( ) selalu

    lebih besar dari () radiasi sinar datang.

    6. Selisih panjang gelombang ( ) tidak tergantung ()sinar-X datang dan padasudut tetap, hamburan adalah sama untuk semua unsur yang mengandung elektron

    tidak terikat (bebas) pada keadaan lain.

    7. Selisih panjang gelombang ( ) meningkat terhadap sudut hamburan ( ) dan

    mempunyai nilai maksimal pada =180 derajat.

  • 7/29/2019 Makalah Efek Fotolistrik N COMPTON

    30/30

    DAFTAR PUSTAKA

    Abdurrahman.2009.Efek fotolistrik.http://blog.unila.ac.id/abdurrahmanabe. Diakses pada 08.00WIB tanggal 3 November 2010

    Anonim. 2007.Sejarah efek fotolistrik.http://kambing.ui.ac.id. Diakses pada 08.00 WIB tanggal

    22 Oktober 2010

    Anonim. 2009.Photoelectric_effect. http://galileo.phys.virginia.edu. Diakses pada 08.14 WIBtanggal 3 November 2010

    Anonim.2000.Efek fotolistrik.http://id.wikipedia.org/wiki/Efek_fotolistrik.Diakses pada 08.15

    WIB tanggal 22 Oktober 2010

    Anonim.2009.Efekfotolistrik.http://simawa.unnes.ac.id.Diakses pada 08.19 WIB tanggal 22

    Oktober 2010

    Anonim.2010.Sifat Partikel Cahaya. http://aktifisika.wordpress.com. Diakses pada 08.23 WIBtanggal 22 Oktober 2010

    http://kambing.ui.ac.id/http://id.wikipedia.org/wiki/Efek_fotolistrikhttp://kambing.ui.ac.id/http://id.wikipedia.org/wiki/Efek_fotolistrik