Dokumen tersebut membahas tentang sifat partikel dari gelombang, termasuk gelombang elektromagnetik, radiasi benda hitam, efek fotolistrik, teori kuantum cahaya, sinar-X, efek Compton, dan apakah foton itu.

1. KELOMPOK 4
Suci Elya Intan Suryani
Syahri Yanor
Temilda Kararbo

2. POKOK BAHASAN
SIFAT PARTIKEL DARI GELOMBANG
1. Gelombang Elektromagnetik
2. Radiasi Benda Hitam
3. Efek Fotolistrik
4. Teori Kuantum Cahaya
5. Apakah cahaya itu
1. SinarX
2. Drifaksi Sinar-X
3. Efek Compton
4. Bremsstrahlung dan Produksi Pasangan
5. Apakah Foton itu

3. Wilhelm Konrad Roentgen

4. 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

5. • 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

6. 1. Spektrum sinar-x tungsten pada
berbagai potensial pemercepat
Puncak intensitas bergantung
pada material sasaran
Puncak intensitas yang tajam
=> sinar-x besar

7. 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
V
mV.1024,1 6
min




8. Produksi sinar-x merupakan kebalikan
efek fotolistrik
V
mV
Ve
hc
mV
hcVe 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

9. Difraksi sinar-x
Bagaimana 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.

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

11. 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.

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

13. 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 :

14. Syarat Bragg
• 1. sudut hambur bersama – sama dengan sudut jatuh teta
dari berkas semula.
• 2. n = 1,2,3,.....
 nd sin2

15. 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.

16. 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.

17. 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

18. EFEK COMPTON

19. 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.

20. • 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.

21. Pengertian Efek Compton
Yaitu penghamburan foton oleh elektron.
Dalam efek Compton foton dan elektron itu diibaratkan
sebagai bola billiard yang saling bertumbukan.

22. Penjelasan lebih rinci tentang efek
Compton

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

24. Dari gambar (a) dan gambar (b), maka kita dapat
menyimpulkan bahwa:
Kehilangan energi foton = energi yang diterima elektron
ℎ𝑣 − ℎ𝑣′ = 𝐾
Sementarakan momentum partikel tak bermassa menurut rumus
adalah:
𝐸 = 𝑝𝑐
Karena energi foton ialah ℎ𝑣, maka momentum foton adalah:
𝑝 =
𝐸
𝑐
=
ℎ𝑣
𝑐

25. • 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.

26. • Momentum foton semula ialah
ℎ𝑣
𝑐
, momentum foton
hambur ialah
ℎ𝑣′
𝑐
, maka dalam arah foton semula
didapatkan:
ℎ𝑣
𝑐
+ 0 =
ℎ𝑣′
𝑐
𝑐𝑜𝑠∅ − 𝑝 sin 𝜃 ... (1)
• Dan tegak-lurus pada arah ini:
Momentum Awal = Momentum Akhir
0 =
ℎ𝑣′
𝑐
𝑠𝑖𝑛∅ − 𝑝 sin 𝜃 … (2)

27. Bagaimana mencari perubahan panjang
gelombang sebagai fungsi sudut hambur?
• Langkah awal mengalikan persamaan (1) dan (2) dengan
c, menjadi:
𝑝𝑐 cos 𝜃 = ℎ𝑣 − ℎ𝑣′ cos ∅
𝑝𝑐 sin 𝜃 = ℎ𝑣′ sin ∅
• Dengan mengkuadratkan masing-masing persamaan dan
menambahkannya, sudut θ dapat dieliminasi menjadi:
𝑝2 𝑐2 = ℎ𝑣 2 ℎ𝑣 ℎ𝑣′ cos ∅ + (ℎ𝑣′)2… (3)

28. • Kemudian menyamakan kedua rumus energi total partikel
𝐸 = 𝐾 + 𝑚 𝑜 𝑐2
𝐸2
= 𝑚 𝑜
2
𝑐4 + 𝑝2
𝑐2
sehingga
(𝐾 + 𝑚0 𝑐2
)2
= 𝑚0
2
𝑐4
+ 𝑝2
𝑐2
𝑝2 𝑐2 = 𝐾2 + 2𝑚0 𝑐2 𝐾
Karena 𝐾 = ℎ𝑣 − ℎ𝑣′
Maka didapatkan:
𝑝2 𝑐2 = (ℎ𝑣)2−2 ℎ𝑣 ℎ𝑣′ + ℎ𝑣′ 2 + 2𝑚0 𝑐2(ℎ𝑣 − ℎ𝑣′)

29. • Substitusikan 𝑝2
𝑐2
ke dalam persamaan (3):
2𝑚0 𝑐2 ℎ𝑣 − ℎ𝑣′ = 2 ℎ𝑣 ℎ𝑣′ 1 − cos ∅ … (4)
• Hubungan ini akan lebih sederhana apabila dinyatakan
dalam panjang gelombang sebagai frekuensi. Untuk
pers.(4) dengan 2ℎ2 𝑐2:
𝑚0 𝑐
ℎ
𝑣
𝑐
−
𝑣′
𝑐
=
𝑣
𝑐
𝑣′
𝑐
(1 − cos ∅)
• Karena
𝑣
𝑐
=
1
𝜆
dan
𝑣′
𝑐
=
1
𝜆′
, maka:
𝑚0 𝑐
ℎ
1
𝜆
−
1
𝜆′
=
1 − cos ∅
𝜆𝜆′

30. • Sementara persamaan Efek Compton adalah:
𝜆′ − 𝜆 =
ℎ
𝑚0 𝑐
(1 − cos ∅)
• Gejala efek Compton ini menunjukkan bukti kuat yang
mendukung teori kuantum radiasi.
• Persamaan untuk panjang gelombang Compton adalah:
𝜆 𝑐 =
ℎ
𝑚0 𝑐

31. Demonstrasi Efek Compton

32. Hasil Hamburan Compton

33. Apakah foton itu ?
• Tidak memiliki massa diam
• Bergerak dengan laju cahaya
• Memenuhi hubungan E = hv , E = pc , p = h/ 𝜆 , tarikan
gravitasi seperti partikel-partikel lain ( walaupun tetap
pada massa nol )

34. 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

35. 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