Mengenal efek compton: Pengertian, Rumus, Penerapan dan Contoh Soal

Sobat Pijar pernah mendengar belum tentang efek compton? Efek compton sendiri merupakan fenomena gelombang cahaya yang ada dalam kajian ilmu Fisika. Hal ini erat kaitannya dengan adanya sinar-X atau yang banyak juga disebut dengan foton. 

Salah satu contoh efek compton yang tidak kamu sadari adalah adanya cahaya putih yang terkena suatu benda secara tidak sengaja kemudian akhirnya membentuk warna yang tampak seperti pelangi. Kamu yang pengen tahu lebih lanjut tentang efek compton ini bisa langsung cek semuanya lengkap di bawah ini!

Baca juga: Efek Fotolistrik: Pengertian, Syarat, dan Rumusnya

Pengertian Efek Compton

Apa sih yang dimaksud dengan efek compton? Efek compton adalah peristiwa atau sebutan lain dari fenomena yang ada saat gelombang cahaya yang disebut dengan foton nyatanya menabrak ke arah elektron. Foton yang memiliki bentuk berupa cahaya, sementara untuk elektron bentuknya sendiri adalah berupa partikel. 

Siapa penemu efek compton ini? Seperti kebanyakan penemuan tentu saja nama penemunya tidak jauh-jauh dari nama efek itu sendiri. Efek compton ditemukan oleh seorang fisikawan yang berkebangsaan Amerika Serikat namanya adalah Arthur Holly Compton. Pada penemuannya beliau bereksperimen dalam rangka mengungkap efek yang didapatkan ketika menembakkan sinar-X.

Sinar-X ini dikeluarkan dari radioaktif berbentuk lempengan yang tipis. Sesuai dengan percobaan tersebut compton akhirnya mendapatkan kesimpulan bahwa sinar atau cahaya matahari yang keluar dari lempengan tipis menyebabkan gelombang sisi elektromagnetiknya segera berhamburan tentunya. 

Dikutip dari Praktis Belajar Fisika untuk Kelas XII SMA/MA Program Ilmu Pengetahuan Alam, Saripudin dkk. (2007:164), compton melakukan proses penjatuhan sinar-X yang ada pada elektron bebas sehingga mendapatkan hasil panjang gelombang sinar-X yang terhambur menjadi lebih besar dibandingkan dengan panjang gelombang yang semula. 

Berdasarkan hasil penelitiannya, didapatkan bahwa sinar-X merupakan kumpulan dari foton yang akhirnya bertumbukan dengan elektron bebas sehingga menyebabkan foton terhambur. Pada saat tumbukan terjadi foton akhirnya kehilangan energinya karena sudah diserap oleh elektronnya. Hal ini menyebabkan panjang gelombang foton yang terhambur menjadi besar namun energinya kecil. 

Penemuan inilah dari compton sendiri diberikan nama sebagai efek compton. 

Rumus Efek Compton

Sobat Pijar perlu tahu kalau dalam dunia fisika sendiri efek compton ini juga memiliki rumus khusus untuk menghitungnya. Kamu perlu memahami bahwa ketika terjadi tumbukan antara elektron dan foton membuat foton akhirnya mendapatkan momentum atau beban. Inilah yang membuat adanya atau aktifnya Hukum Kekekalan Momentum. 

Dukungannya adalah dari penjelasan Saripudin dkk. (2007:164), menyatakan bahwa teori relavitas khusus Einstein compton akhirnya menurunkan sisi momentum foton yang menyebabkan hasil dari rumus comptonnya bisa dihitung sebagai berikut!

$p = \frac{hf}{c} = \frac{h}{λ}$

dengan p = momentum foton (Ns)

Rumus ini ditemukan oleh compton itu sendiri yang sudah memulai eksperimennya sejak tahun 1923. Hasil penelitian menjelaskan bahwa jika adanya gelombang elektromagnetik yang keluar dari lempengan maka akan terhambur nantinya. Sehingga efek compton terjadi ketika cahaya foton ini mengalami tabrakan dengan elektronnya. 

Rumus lain dari efek compton:

$Δλ= λ’ - λ = \frac{h}{mc} (1- cos ɵ )$

Keterangan:

λ’= panjang gelombang sinar X setelah tumbukan (m)

λ= panjang gelombang sinar X sebelum tumbukan (nm)

h=konstanta Planck

m = massa diam elektron (9,1 x 10*-31 kg)

h = konstanta Planck (6,625 x 10*-34 Js)

c = kecepatan cahaya (3 x 10*8 m/s)

ɵ = sudut hamburan sinar X terhadap arah awal (radian atau derajat)

Penerapan Efek Compton Dalam Kehidupan Sehari Hari

Kamu perlu tahu kalau adanya efek compton ini tentu mempermudah kehidupan sehari-hari, adapun beberapa contoh penerapan efek compton bisa kamu cek semuanya di bawah ini!

Spektroskopi gamma

Penerapan pertamanya adalah pada penggunaan Spektroskopi gamma. Penting dipahami kalau sinar gamma memang sinar yang tidak terlihat langsung oleh kasat mata yang dihasilkan dari bahan radioaktif. Hal itulah yang menyebabkan detektor dibutuhkan untuk mengetahui keberadaannya. Efek dari sinar gamma pada detektor inilah yang membuat adanya efek compton. 

Tepatnya terjadi ketika sinar gamma mengenai bagian elektron terluar dari daya ikat yang kecil sehingga hamburan dari elektronnya menjadi lebih bebas. Selain efek compton juga ada efek fotolistrik dan bentukan pasangan sehingga nantinya menghasilkan pancaran cahaya yang diteruskan menuju fotokatoda yang mengurai menjadi elektron-elektron. 

Comptel (Compton teleskop)

Penerapan keduanya adalah pada Comptel (Compton teleskop). Pada teleskop pencar compton ini ada dua tingkatan instrumen yakni sebuah elektron dalam suatu sintilator akhirnya menyebarkan sinar gamma dan akhirnya membentuk sebaran kosmik yang keberadaannya ada di tingkat atas. Kemudian pada tingkatan keduanya ada bahan sintilator yang bisa menyerap foton. 

Sehingga menyebabkan foton bisa bergerak sendiri menuju ke bawah dari dua tingkatannya. Foton akhirnya masuk dari atas dan menyebarkan compton pada lapisan yang warna biru lalu diserap lagi oleh lapisan hijau. Setiap dari inti lapisannya memiliki hasil pengukuran energi dengan resolusi energi detektor yang dibatasi oleh ketidakpastian. 

Contoh Soal Efek Compton

Biar lebih paham mengenai rumus dan cara menghitung dan pemahaman dari efek compton ini Sobat Pijar bisa langsung cek penjelasan dari contoh soal yang ada di bawah ini!

Contoh Soal 1

Diketahui, sebuah percobaan dilakukan Andy untuk meneliti teori efek Compton. Awalmya, gelombang awal sebesar 0,5 nm, namun setelah terjadi tumbukan menjadi 50° dari posisi awal. Maka, hitung wavelength setelah tumbukan & energi photon terhamburnya!

Pembahasan 

λ = 0,05 nm

ɵ = 60°

Sehingga, panjang gelombang setelah tumbukan adalah sebagai berikut:

$λ' - λ = \frac{h}{m0 x c} (1-cosɵ)$

$λ'- 0,05 = \frac{6,626 x 10^{-34}}{ 9,1 \times 10^{-31} \times 3 \times 10^8} (1-cos60°)$

$λ' -0,05 = 0,12 \times 10^{-11} m$

$λ' -0,05 = 0,12 \times 10^{-2}nm$

$λ'= 0,0015 + 0,05 = 0,0512 nm$

Sehingga, $Ef = h \frac{c}{λ'}$  

$Ef = 6,626 \times 10^{-34} (\frac{3 \times 10^8}{0,0512 \times 10^{-9}})$  

$Ef = 3,88 \times 10^{-15} joule$

Contoh Soal 2 

Manakah pernyataan yang benar mengenai gejala gejala efek compton?

1. Permukaan logam yang ditembaki elektron berenergi tinggi menghasilkan gelombang elektromagnetik.
2. Hamburan sinar X oleh elektron di mana panjang gelombang yang dihamburkan menjadi lebih besar.
3. Jumlah foton yang dihasilkan permukaan logam sebanding dengan intensitas cahaya yang menyinarinya.
4. Permukaan logam yang dikenai foton dapat menghasilkan arus listrik.
5. Partikel alfa yang menumbuk logam dapat dihamburkan.

Jawaban: B. Hamburan sinar X oleh elektron di mana panjang gelombang yang dihamburkan menjadi lebih besar.

Pembahasan: 

Efek compton adalah efek yang terjadi ketika ada gelombang cahaya yang biasa disebut dengan foton, yang menabrak ke elektron. Foton bentuknya adalah cahaya, dia adalah sebuah gelombang yang sifatnya menghambat. Sedangkan elektron merupakan suatu partikel atau zat. Hamburan sinar X oleh elektron di mana panjang gelombang yang dihamburkan menjadi lebih besar.

_______________________________________________________

Baca juga: Radiasi Benda Hitam: Pengertian, Rumus, dan Contoh Soalnya

Sekarang kamu sudah tahu kan apa itu efek compton dan juga semua hal yang berkaitan dengan efek compton di sekitar kita? Untukmu yang tertarik belajar lebih banyak tentang Fisika bisa langsung akses materi lengkap hanya di Pijar Belajar saja. Materinya lengkap dan pembelajarannya mudah untuk diikuti!

Yuk, download Pijar Belajar atau klik banner di bawah ini sekarang!