Hamburan Compton: Pergeseran Panjang Gelombang pada 90°
1 · Memprediksi
Foton sinar-X menghamburkan elektron bebas. Apakah panjang gelombang foton yang tersebar berubah, dan jika ya, apakah besar pergeserannya bergantung pada sudut hamburan?
- Pergeseran panjang gelombang sama di setiap sudut.
- Ya — pergeseran panjang gelombang bertambah seiring dengan sudut hamburan, mencapai maksimum pada 180° (lurus ke belakang).
- Panjang gelombang foton yang tersebar tidak berubah (seperti hamburan gelombang klasik).
2 · Pengaturan
- Buka preset compton-90 dan tekan Reset. Panjang gelombang sinar-X yang datang adalah 0.05 nm.
- Aktifkan pembacaan pergeseran panjang gelombang.
- Tetapkan sudut hamburan untuk setiap percobaan dan catat pergeseran panjang gelombangnya.
3 · Kumpulkan Data
| Sudut hamburan θ (°) | Pergeseran panjang gelombang Δλ (pm) |
|---|---|
| 30.00 | |
| 60.00 | |
| 90.00 |
Plot Δλ (sumbu y) terhadap (1 − cos θ) (sumbu x) untuk ketiga percobaan Anda. Apakah garisnya lurus melalui titik asal?
4 · Analisis
- Untuk satu percobaan, hitung Δλ = (h/(m_ec))(1 − cos θ) menggunakan h = 6.626×10⁻³⁴ J·s, m_e = 9.109×10⁻³¹ kg, c = 3×10⁸ m/s. Bandingkan dengan tabel.
- Perhatikan Δλ tidak bergantung pada panjang gelombang datang sama sekali — hanya pada sudutnya. Jelaskan mengapa pergeseran Compton sama baik sinar-X yang masuk adalah 0.05 nm atau 0.5 nm.
5 · Perluas
- Eksperimen 1923 Compton adalah bukti bersejarah bahwa cahaya berperilaku seperti partikel (foton) dengan momentum tertentu, bukan hanya gelombang - gambaran gelombang murni memperkirakan tidak ada pergeseran panjang gelombang sama sekali dalam hamburan. Jelaskan mengapa pergeseran BERGANTUNG pada panjang gelombang tidak mungkin dijelaskan secara klasik.
- Konstanta h/(m_ec) ≈ 2.43 pm disebut panjang gelombang Compton elektron. Jelaskan mengapa hal ini menetapkan skala ukuran alami seberapa besar panjang gelombang foton dapat bergeser ketika elektron dihamburkan.
Fisika di Balik Eksperimen Ini
Rumus Hamburan Compton
Foton yang berhamburan dari elektron bebas bergeser ke panjang gelombang yang lebih panjang sebesar Δλ = (h/m_ec)(1 − cos θ), hanya bergantung pada sudut hamburan θ — bukti langsung bahwa foton membawa momentum seperti partikel.