Indikator Pembelajaran
- Memahami konsep efek Compton
- Menganalisis perbandingan panjang gelombang foton sebelum dan sesudah bertumbukan
- Menganalisis hubungan panjang gelombang dengan momentum foton
- Menganalisis hipotesis de Broglie
- Menganalisis penggunaan sinar X dalam kehidupan sehari-hari
CT scan (Computed Tomography Scan)
sumber gambar: www.hopkinsmedicine.org
CT Scan adalah salah satu penerapan efek Compton yaitu ketika sinar-x sebagai sumber radiasi menembus tubuh manusia dan diarahkan ke detektor yang dihubungkan oleh komputer untuk menghasilkan tampilan penampang tubuh, gambar tiga dimensi dari organ internal dan struktur tubuh. CT scan sering digunakan untuk mengevaluasi otak, leher, tulang belakang, dada, perut, panggul, dan sinus. Alat ini telah menjadi prosedur yang lazim dilakukan dalam dunia kedokteran.
A. Pendahuluan
Pada tahun 1923 seorang ilmuwan asal Amerika Serikat, Holly Compton melakukan percobaan yang cukup sederhana yaitu memancarkan sinar X monokromatik (sinar X yang memiliki panjang gelombang tunggal) pada grafit untuk mengamati foton dari sinar X. Hasil ekperimen ini menunjukkan sinar X yang terhambur mempunyai panjang gelombang yang lebih besar dari sinar X aslinya. Compton menyimpulkan bahwa efek tersebut dapat dipahami sebagai tumbukan antara foton dan elektron, dengan foton berperilaku seperti partikel.
Gambar 1. Skema percobaan Compton | myrightspot.com
Foton mengalami tumbukan dengan elektron yang mengakibatkan adanya momentum sehingga berlaku hukum kekekalan momentum. Compton menurunkan momentum foton dari teori relativitas khusus Einstein, dengan persamaan sebagai berikut.
dengan p adalah momentum foton (Ns).
Dengan menggunakan hukum kekekalan momentum dan energi pada tumbukan antara foton dan elektron, Compton berhasil menunjukkan bahwa perubahan panjang gelombang foton terhambur dengan panjang gelombang semula, yang memenuhi persamaan:
dengan ฮ๐ merupakan pergeseran panjang gelombang foton, ๐ merupakan panjang gelombang foton datang (๐), ๐’ merupakan panjang gelombang foton hambur (m), ๐o merupakan massa diam elektron sebesar 9,1 × 10−³¹ ๐๐ serta ๐ merupakan sudut hamburan. Besar
Hasil yang diperoleh Compton membuktikan bahwa cahaya memiliki sifat partikel. Hal ini memperkuat teori dualisme gelombang yang menyatakan cahaya sebagai gelombang dan partikel. Hasil percobaan Holly Compton diperkuat Louis de Brougli yang mengemukakan pendapatnya bahwa cahaya dapat berkelakuan seperti partikel, maka partikel pun seperti halnya elektron dapat berkelakuan seperti gelombang. Untuk benda yang bermassa m dan memiliki kecepatan v maka panjang gelombang de Brogli dapat dinyatakan sebagai:
Selanjutnya pada tahun 1927, Davisson dan Germer di Amerika Serikat dan G.P. Thomson di Inggris, menguji hipotesis de Brogli secara bebas. Hasil percobaan mereka menunjukkan bahwa elektron dapat terdifraksi oleh kisi atom. Hal ini menunjukkan bahwa partikel juga dapat bersifat sebagai gelombang layaknya cahaya. Dari hasil percobaan tentang efek fotolistrik, efek Compton dan difraksi elektron menunjukkan adanya dualisme sifat cahaya yaitu cahaya dapat bersifat sebagai gelombang dan di sisi lain cahaya dapat bersifat partikel.
B. Aplikasi Efek Compton Dalam Kehidupan Sehari-hari
0 comments