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

5. Dalam suatu percobaan hamburan Compton, digunakan foton yang memiliki panjang gelombang awal 0,05 nm. Setelah bertumbukan dengan elektron, foton tersebut terhambur dengan sudut 60°. Tentukan:

a. Panjang gelombang foton setelah tumbukan
b. Energi foton setelah mengalami hamburan

Pembahasan:

a. Menentukan perubahan panjang gelombang

Rumus efek Compton:

Δλ = (h / (mₑ c)) (1 − cos θ)

Substitusi nilai yang diketahui:

Δλ = (6,6 × 10⁻³⁴) / (9,1 × 10⁻³¹ × 3 × 10⁸) (1 − cos 60°)
Δλ = (6,6 × 10⁻¹¹) / (9,1 × 3) (1 − 1/2)
Δλ = (2,2 × 10⁻¹¹ / 9,1) (1/2)
Δλ = 1,2 × 10⁻¹² m

Karena

λ’ − λ = Δλ

maka

λ’ − 0,05 nm = 0,0012 nm
λ’ = 0,0512 nm

Jadi panjang gelombang foton setelah hamburan adalah 0,0512 nm.

b. Menentukan energi foton yang terhambur

Energi foton dapat dihitung dengan persamaan:

E = hc / λ
E = (6,6 × 10⁻³⁴ × 3 × 10⁸) / (5,12 × 10⁻¹¹)
E = 3,87 × 10⁻¹⁵ J

Dengan demikian, energi foton setelah mengalami hamburan adalah 3,87 × 10⁻¹⁵ Joule.

6. Andy melakukan percobaan untuk mengamati fenomena efek Compton. Dalam percobaan tersebut digunakan foton dengan panjang gelombang awal 0,05 nm. Setelah bertumbukan dengan elektron, arah foton berubah dengan sudut hamburan 60°.

Tentukan:
a. Panjang gelombang foton setelah hamburan
b. Energi foton setelah proses hamburan terjadi

Pembahasan:

Diketahui:

λ = 0,05 nm
θ = 60°

Perubahan panjang gelombang dapat dihitung menggunakan persamaan efek Compton:

Δλ = (h / (mₑ c)) (1 − cos θ)

Substitusi nilai yang diketahui:

Δλ = (6,626 × 10⁻³⁴) / (9,1 × 10⁻³¹ × 3 × 10⁸) (1 − cos 60°)
Δλ = 0,12 × 10⁻¹¹ m

Jika diubah ke nanometer:

Δλ = 0,0012 nm

Karena

λ’ − λ = Δλ

maka

λ’ − 0,05 = 0,0012
λ’ = 0,0512 nm

Jadi panjang gelombang foton setelah tumbukan adalah 0,0512 nm.

Energi foton setelah hamburan dapat dihitung dengan persamaan:

E = hc / λ’

Substitusi nilai:

E = (6,626 × 10⁻³⁴ × 3 × 10⁸) / (0,0512 × 10⁻⁹)
E = 3,88 × 10⁻¹⁵ J

Dengan demikian, energi foton setelah mengalami hamburan adalah 3,88 × 10⁻¹⁵ Joule.

7. Perhatikan beberapa pernyataan berikut yang berkaitan dengan fenomena efek Compton.

1. Permukaan logam yang ditembaki elektron berenergi tinggi dapat menghasilkan gelombang elektromagnetik.
2. Hamburan sinar-X oleh elektron menyebabkan panjang gelombang sinar yang terhambur menjadi lebih besar.
3. Banyaknya foton yang dihasilkan oleh permukaan logam sebanding dengan intensitas cahaya yang mengenainya.
4. Permukaan logam yang dikenai foton mampu menghasilkan arus listrik.
5. Partikel alfa yang menumbuk logam dapat mengalami hamburan.

Pernyataan yang menggambarkan gejala efek Compton adalah …

Pembahasan:

Efek Compton merupakan peristiwa hamburan foton oleh elektron bebas atau elektron yang terikat lemah pada atom. Ketika foton, seperti sinar-X, bertumbukan dengan elektron, sebagian energinya berpindah ke elektron sehingga foton yang terhambur memiliki panjang gelombang yang lebih besar dibandingkan panjang gelombang semula.

Karena itulah, pernyataan yang tepat adalah hamburan sinar-X oleh elektron yang menyebabkan panjang gelombang sinar yang terhambur menjadi lebih besar.

Penutup

Kamu bisa mengulang mempelajari contoh soal efek Compton dan pembahasannya di atas bersama teman maupun kelompok belajar, supaya penguasaan materi makin bertambah.

Selain itu, masih banyak contoh soal Fisika untuk kelas 12 lainnya yang tersedia secara gratis di blog Mamikos, lho. Jangan lupa mampir, ya. 🎧📓