7 Contoh Soal Efek Compton dan Pembahasannya dengan Rumus | Materi Fisika Kelas 12 SMA

Secara sederhana, efek Compton dalam materi Fisika kelas 12 akan mempelajari tentang interaksi antara foton dan elektron yang dapat menyebabkan perubahan panjang gelombang cahaya.

Melalui latihan soal, kamu dapat melihat bagaimana rumus efek Compton diterapkan dalam berbagai situasi, mulai dari menghitung perubahan panjang gelombang, menentukan energi foton setelah hamburan, hingga mengetahui energi yang diterima elektron.

Oleh karena itu, di artikel ini Mamikos sudah menyediakan beberapa contoh soal efek Compton dan pembahasannya lengkap dengan rumus yang mudah untuk dipelajari! ✏️📚💡

Pengertian Efek Compton

Baca Juga :

9 Contoh Soal Resultan Gaya beserta Pembahasannya Lengkap | Materi Fisika Kelas 12 SMA

Dikutip dari Science Direct, efek Compton merupakan fenomena fisika yang terjadi ketika radiasi elektromagnetik berenergi tinggi, seperti sinar-X atau sinar gamma yang menabrak elektron dan menyebabkan radiasi tersebut terhambur.

Dalam proses ini, foton atau partikel cahaya memberikan sebagian energinya kepada elektron, sehingga elektron terpental dan foton yang terhambur memiliki energi yang lebih rendah serta panjang gelombang yang lebih panjang dibandingkan sebelumnya.

Fenomena yang ditemukan oleh Arthur Compton pada tahun 1923 ini sangat penting bagi dunia sains karena memberikan bukti kuat bahwa cahaya tidak hanya bersifat sebagai gelombang, tetapi juga berperilaku sebagai partikel yang memiliki momentum yang kemudian menjadi salah satu pilar utama dalam perkembangan teori mekanika kuantum.

Baca Juga :

Contoh Soal Medan Magnet beserta Jawabannya SMA Kelas 12

Rumus Efek Compton

Setelah memahami pengertian efek Compton, yuk, kita lanjutkan untuk melihat bagaimana fenomena tersebut dapat dihitung secara matematis. Dalam fisika, perubahan panjang gelombang foton akibat tumbukan dengan elektron dapat ditentukan menggunakan persamaan efek Compton.

Rumus ini menunjukkan hubungan antara perubahan panjang gelombang, massa elektron, kecepatan cahaya, serta sudut hamburan yang terbentuk setelah foton bertabrakan dengan elektron.

Rumus Efek Compton:

Δλ = λ’ − λ = (h / (mₑ c)) (1 − cos θ)

Keterangan komponennya:

Δλ : perubahan atau pergeseran panjang gelombang
λ’ : panjang gelombang foton setelah mengalami hamburan
λ : panjang gelombang foton sebelum bertumbukan
h : konstanta Planck (6,626 × 10⁻³⁴ Js)
mₑ : massa elektron (9,11 × 10⁻³¹ kg)
c : kecepatan cahaya (3 × 10⁸ m/s)
θ : sudut hamburan foton setelah tumbukan terjadi

Baca Juga :

13 Contoh Soal Relativitas Massa beserta Pembahasannya dengan Rumus

Selanjutnya, Mamikos akan mengajakmu menerapkan rumus ke dalam berbagai contoh soal efek Compton dan pembahasannya di bagian bawah ini.

Contoh Soal Efek Compton dan Pembahasannya

1. Sebuah foton mengalami hamburan oleh elektron sehingga membentuk sudut hamburan 53°. Jika massa elektron diketahui sebesar 9,1 × 10⁻³¹ kg, tentukan perubahan panjang gelombang foton akibat peristiwa tersebut.

Pembahasan

Rumus efek Compton:
Δλ = (h / (mₑ c)) (1 − cos θ)

Substitusikan nilai yang diketahui:

Δλ = (6,6 × 10⁻³⁴) / (9,1 × 10⁻³¹ × 3 × 10⁸) (1 − cos 53°)
Δλ = (6,6 × 10⁻¹¹) / (9,1 × 3) (1 − 3/5)
Δλ = (2,2 × 10⁻¹¹ / 9,1) (2/5)
Δλ = 9,67 × 10⁻¹³ m

Jadi, perubahan panjang gelombang foton hasil hamburan adalah 9,67 × 10⁻¹³ meter atau 0,967 pm.