KELOMPOK 4Suci Elya Intan SuryaniSyahri YanorTemilda Kararbo

POKOK BAHASANSIFAT PARTIKEL DARI GELOMBANG

1. Gelombang Elektromagnetik2. Radiasi Benda Hitam3. Efek Fotolistrik4. Teori Kuantum Cahaya5. Apakah cahaya itu

1. SinarX2. Drifaksi Sinar-X3. Efek Compton4. Bremsstrahlung dan Produksi Pasangan5. Apakah Foton itu

Wilhelm Konrad Roentgen

Apabila sebuah muatan misal elektron , dipercepat atau diperlambat , maka ia memancarkan energi elektromagnet , kerangka pemahaman kita sekarang , ia memancarkan foton

hv = K – K’Energi foton adalah jumlah energi yang hilang

• Di ramalkan timbul bremstrahlung ketika elektron di percepat (teori elektromagnetik klasik) => menjelaskan sinar-x yang terpancar ketika elektron cepat terhenti pada target dalam tabung sinar-x

• Teori klasik dan data eksperimental ???• Dilakukan analisis spektrum sinar-x yang timbul ketika

target tungsten dan molybdenum ditembaki elektron pada berbagai potensial pemercepat

• Hasil kurva nya ???

2 unsur penting tidak bisa dijelaskan dengan teori elektromagnetik

1. Spektrum sinar-x tungsten pada berbagai potensial pemercepat

Puncak intensitas bergantung pada material sasaran

Puncak intensitas yang tajam => sinar-x besar

2. Spektrum sinar-x tungsten dan molybdenum pada potensial pemercepat 35 kV

Bertambahnya V menyebabkan mengecilnya panjang gelombang minimum.

Produksi sinar-x Oleh Duane dan Hunt

VmV .1024,1 6

min

Produksi sinar-x merupakan kebalikan efek fotolistrik

VmV

Vehc

mVhcVe maks

.1024,1

.1024,1

6

min

min

6

Panjang gelombang terpendek yang dipancarkan ditentukan oleh kehilangan energi maksimum yang mungkin

Panjang gelombang pendek => frekuensi tinggi => energi foton tinggi hv

Seluruh energi kinetik K=eV dari elektron yang datang seluruhnya diberikan foton tunggal berenergi hVmaks

Difraksi sinar-xBagaimana atom menghambur gelombang elektromagnetik?• Atom dalam medan listrik tetap menjadi terpolarisasi

karena elektronnya bermuatan (-) dan intinya (+) mengalami gaya arah berlawanan.

• Jadi proses hamburan berpautan dengan atom yang menyerap gelombang datang dan memancarkan gelombang bola yang berfrekuensi sama.

Hamburan radiasi gelombang elektromagnetik oleh sekelompok atom. Gelombang datar yang datang dipancarkan kembali sebagai gelombang bola

Interferensi sinar-x yang dihambur• Berkas sinar-x (monokromatik) jatuh pada kristal akan

dihamburkan ke segala arah , tetapi karena keteraturan letak atom – atom, pada arah tertentu gelombang hambur itu akan berinteferensi konstruktif sedangkan yang lain destruktif.

• Atom – atom dalam kristal dapat dipandang sebagai unsur yang membentuk keluarga bidang datar.

Dua kumpulan bidang Bragg dalam kristal NaClDiusulkan W.L Bragg 1913 Masing-masing keluarga mempunyai jarak karakteristik antara bidang –bidang komponen

Mencari jarak antara bidang Bragg• d menyatakan jarak antara atom yang bersebelahan

(antara pusat penghambur yang bersebelahan) dalm kristal

• m = massa rata – rata atom • p = kerapatan kristal secara keseluruhan • Maka :

Syarat Bragg• 1. sudut hambur bersama – sama dengan sudut jatuh teta

dari berkas semula. • 2. n = 1,2,3,.....

nd sin2

Spektrometer sinar-x

Seberkas sinar-x yang terarah jatuh pada kristal dengan sudut teta dan sebuah detektor diletakkkan untuk mencatat sinar yang

sudut hamburnya juga teta.

Produksi Pasangan• Foton dapat menyerahkan seluruh atau sebagian energi

hv pada sebuah elektron• Foton menjelma menjadi sebuah elektron dan sebuah

positron (elektron positif), suatu proses perubahan elektromagnetik menjadi energi diam.

• Energi dan momentum linier tidak dapat keduanya kekal jika produksi pasangan terjadi dalam ruang hampa.

Pemusnahan elektron - positron• Terjadi bila positron berdekatan dengan elektron dan

keduanya saling mendekati dibawah pengaruh gaya tarik menarik dari muatan yang berlawanan.

• Kedua partikel musnah pada saat yang sama dan massa yang musnah menjadi energi dan foton sinar-gama.

• Arah penjalaran foton sedemikian sehingga kekekalan energi dan momentum linier terpenuhi

EFEK COMPTON

Mengenal lebih dekat siapa itu Compton?

• Beliau dilahirkan di Ohio dan menempuh pendidikan di Wooster College dan Princeton.

• Saat bekerja di Washington University, beliau menemukan bahwa panjang gelombang sinar-x bertambah jika mengalami hamburan.

• Tahun 1923 beliau dapat menerangkannya berdasarkan teori kuantum cahaya.

• Pada tahun 1927 beliau mendapat nobel.• Setelah itu beliau bekerja di University of Chicago untuk

mempelajari sinar kosmik dan menolong menjelaskan bahwa sinar ini sebenarnya terdiri dari partikel yang bergerak sangat cepat yang berputar dalam ruang bukan sinar gamma.

• Selama perang dunia kedua, Compton ini merupakan salah seorang tokoh pimpinan yang mengembangkan bom atom.

Pengertian Efek Compton

Yaitu penghamburan foton oleh elektron.Dalam efek Compton foton dan elektron itu diibaratkan

sebagai bola billiard yang saling bertumbukan.

Penjelasan lebih rinci tentang efek Compton

Gambar diatas merupakan diagram vektor momentum dan komponen foton hambur dan datang serta elektron

hamburnya.

Dari gambar (a) dan gambar (b), maka kita dapat menyimpulkan bahwa:Kehilangan energi foton = energi yang diterima elektron

Sementarakan momentum partikel tak bermassa menurut rumus adalah:

Karena energi foton ialah maka momentum foton adalah:

• Momentum tidak seperti energi, merupakan kuantitas vektor yang mempunyai arah dan besaran.

• Dalam tumbukan momentum harus kekal dalam masing-masing sumbu dari kedua sumbu yang saling tegak-lurus.

• Dari gambar (a) dan (b), arah foton semula dan satu lagi tegak-lurus pada bidang yang mengandung elektron dan foton hambur.

• Momentum foton semula ialah momentum foton hambur ialah , maka dalam arah foton semula didapatkan:

... (1)• Dan tegak-lurus pada arah ini:

Momentum Awal = Momentum Akhir

Bagaimana mencari perubahan panjang gelombang sebagai fungsi sudut hambur?

• Langkah awal mengalikan persamaan (1) dan (2) dengan c, menjadi:

• Dengan mengkuadratkan masing-masing persamaan dan menambahkannya, sudut θ dapat dieliminasi menjadi:

… (3)

• Kemudian menyamakan kedua rumus energi total partikel

sehingga

Karena Maka didapatkan:

• Substitusikan ke dalam persamaan (3): … (4)

• Hubungan ini akan lebih sederhana apabila dinyatakan dalam panjang gelombang sebagai frekuensi. Untuk pers.(4) dengan

• Karena dan , maka:

• Sementara persamaan Efek Compton adalah:

• Gejala efek Compton ini menunjukkan bukti kuat yang mendukung teori kuantum radiasi.

• Persamaan untuk panjang gelombang Compton adalah:

Demonstrasi Efek Compton

Hasil Hamburan Compton

Apakah foton itu ?• Tidak memiliki massa diam• Bergerak dengan laju cahaya• Memenuhi hubungan E = hv , E = pc , p = h/ , tarikan

gravitasi seperti partikel-partikel lain ( walaupun tetap pada massa nol )

Dari apakah foton terbuat?• Berupa titik-titik dalam pengertian matematik yang

sesungguhnya , foton tidk memiliki ukuran fisik dan mereka tidak dapat dibelah karena mereka tidak memiliki unsur-unsur penyusun dirinya

Foton partikel atau gelombang ?• Efek interferensi dan difraksi memperlihatkan bahwa

radiasi elektromagnet berinteraksi seperti gelombang

• Radiasi benda hitam memperlihatkan foton sebagai partikel

• Catt: intensitas gelombang berbanding lurus dengan amplitudonya