Contoh Soal Efek Compton, Pembahasan, & Opsi Jawabannya

tirto.id - Contoh soal tentang materi efek compton bisa menjadi referensi bahan belajar supaya lebih memahami materi tersebut. Melalui contoh soal, siswa dapat mempelajari kasus dan penerapan rumus efek compton.

Efek compton merupakan salah satu materi dalam mata pelajaran Fisika. Materi efek compton merupakan fenomena gelombang cahaya yang ada dalam kajian Fisika.

Penjelasan tentang efek compton erat kaitannya dengan sinar-X atau kerap disebut dengan foton. Salah satu contoh efek compton yang tidak banyak disadari adalah cahaya putih yang terkena suatu benda secara tidak sengaja akhirnya membentuk warna yang seperti pelangi.

Pembahasan seputar efek compton perlu diperdalam dengan melakukan latihan soal yang lengkap dengan jawaban penyelesaian. Simak contoh soal efek compton dan penjelasan di artikel ini.

Apa Itu Efek Compton?

Pengertian efek compton tentu menjadi informasi awal untuk mempelajari materi ini. Efek compton adalah peristiwa atau sebutan lain dari fenomena ketika gelombang cahaya yang disebut ‘foton’ nyatanya menabrak ke arah elektron.

Foton sendiri memiliki bentuk berupa cahaya. Sementara itu, bentuk elektron berupa partikel. Efek compton ditemukan oleh seorang fisikawan bernama Arthur Holly Compton yang berasal dari Amerika Serikat.

Ia melakukan eksperimen untuk mengungkap efek yang didapatkan ketika menembakkan sinar-X. Sinar-X ini dikeluarkan dari radioaktif berbentuk lempengan tipis.

Berdasarkan percobaan tersebut, ia menyimpulkan bahwa sinar atau cahaya matahari yang keluar dari lempengan tipis akan menyebabkan gelombang sisi elektromagnetiknya berhamburan. Compton sendiri melakukan proses penjatuhan sinar-X pada elektron bebas sehingga mendapat hasil panjang gelombang sinar-X yang terhambur menjadi lebih besar dibanding panjang gelombang semula.

Disimpulkan bahwa sinar X-merupakan kumpulan dari foton yang akhirnya bertumbukan dengan elektron bebas sehingga menyebabkan foton terhambur. Ketika terjadi tumbukan, foton kehilangan energinya karena sudah diserap oleh elektron.

Hal tersebut menyebabkan panjang gelombang foton yang terhambur menjadi lebih besar. Namun, energi dari foton tersebut kecil.

Rumus Efek Compton

Efek compton memiliki rumus tersendiri yang dijelaskan dalam pelajaran Fisika. Ketika terjadi tumbukan antara foton dan elektron, maka akan membuat foton akhirnya mendapatkan momentum atau beban.

Hal inilah yang membuat hukum kekelan momentum aktif. Penjelasannya disampaikan oleh Saripudin dkk. (2007:164) bahwa teori relavitas khusus Einstein compton menurunkan sisi momentum foton yang menyebabkan hasil dari rumus compton bisa dihitung, sebagai berikut:

• p=hfc=hλ

Temuan rumus ini ditetapkn oleh Compton (si penemu) yang sudah memulai proses eksperimen sejak tahun 1923. Berdasarkan hasil penelitian, diketahui bahwa jika terdapat gelombang elektromagnetik yang keluar dari lempengan, maka nantinya akan terhambur.

Efek compton terjadi ketika cahaya foton ini mengalami tabrakan dengan elektronnya. Berikut rumus lain dari efek compton:

• Δλ=λ’−λ=hmc(1−cosɵ)

λ’= panjang gelombang sinar X setelah tumbukan (m)

λ= panjang gelombang sinar X sebelum tumbukan (nm)

h= konstanta Planck

m = massa diam elektron (9,1 x 10*-31 kg)

h = konstanta Planck (6,625 x 10*-34 Js)

c = kecepatan cahaya (3 x 10*8 m/s)

ɵ = sudut hamburan sinar X terhadap arah awal (radian atau derajat)

Contoh Soal Efek Compton dan Penjelasannya

Contoh soal efek compton akan membantu siswa untuk memahami materi ini. Tentu contoh soal yang dimaksud perlu disertai dengan jawaban dan penjelasan.

Berikut contoh soal efek compton dan penjelasannya:

1. Permukaan logam tertentu mempunyai fungsi kerja W joule. Bila konstanta planck h joule sekon maka energi maksimum foto elektron yang dihasilkan oleh cahaya berfrekuensi u Hz adalah (dalam joule)…

Pembahasan:

Menentukan energi kinetik efek fotolistrik dapat menggunakan rumusan: EK = hu – w

2. Perhatikan pernyataan berikut!

A. Elektron yang terpancar pada peristiwa efek fotolistrik disebut elektronfoton.

B. Laju elektron yang terpancar tidak bergantung pada intensitas cahaya yang mengenai permukaan logam.

C. Energi kinetik elektron yang terpancar bergantung kepada energi gelombang cahaya yang mengenai permukaan logam.

D. Untuk mengeluarkan elektron dari permukaan logam tidak bergantung pada frekuensi ambang (f0).

Pembahasan:

Laju elektron yang terpancar dipengaruhi oleh frekuaensi foton.

Elektron yag terpancar karena efek fotolistrik disebut elektron foton.

Frekuensi ambang akan menentukan batasan energi untuk terlepasnya elektron dari suatu logam.

Energi kinetik elektron yang terpancar bergantung panjang gelombang cahaya yang menyinari.

Jawaban yang benar = A & C

3. Pertanyaan yang benar tentang efek fotolistrik …

A. Elektron yang keluar dari permukaan logam dipengaruhi oleh medan magnet

B. Peristiwa efek foto listrik dapar dijelaskan dengan menggunakan mekanika listrik

C. Peristiwa efek foto listrik dapat dijelaskan dengan menggunakan disekitar inframerah

D. Jumlah elektron yang keluar dari permukaan tidak dipengaruhi oleh intensitas cahaya

E. Energi elektron yang kelur dari permukaan logam akan bertambah jika frekuensi cahaya diperbesar

Pembahasan:

Hubungan energi kinetik dengan frekuensi cahaya Ek=hf-W0

Keterangan

Ek = energi kinetik foto elektron

F = frekuensi cahaya

Wo = fungsi kerja logam

Energi kinetik elektron yang akan makin besar jika frekuensi f cahaya yang menyinari logam diperbesar

Jawaban : E

4. Jika kecepatan partikel A lebih besar dibandingkan kecepatan partikel B panjang gelombang de broglie partikel A pasti lebih kecil dari pada panjang gelombang de broglie partikel B. Panjang gelombang de broglie suatu partikel berbanding terbalik dengan momentum partikel.

Pembahasan:

Rumusan panjang gelombang de broglie pernyataan salah karena tidak pasti lebih besar karena bergantung juga pada massa partikel

Alasan benar karena momentum berbanding terbalik dengan panjang gelombang de broglie.

Jawaban : D

5. Frekuensi foton yang di hamburkan oleh elektron bebas akan lebih kecil di bandingkan saat datang adalah hasil dari...

Pembahasan:

Peristiwa tumbukan antara partikel cahaya (foton) dengan partikel elektron merupakan efek compton. Yang mengakibatkan panjang gelombang foton akhirlebih besar daripada foton awal. Karena panjang gelombang dan frekuensi memenuhi persamaan berikut. λ = c/f

6. Suhu permukaan suatu benda 483 K. Jika tetapan Wien = 2,898 x 10-3 m K , maka panjang gelombang radiasi pada intensitas maksimum yang dipancarkan oleh permukaan benda itu adalah ...

Pembahasan:

Menentukan panjang gelombang pada intensitas maksimum λ.T = 2,898 x 10-3

Maka panjang gelombangnya adalah

Λ = 2,898 x 10^-3/483 = 6 X 10^-6

λ = 6 x 104 angstrom

7. Berikut ini yang merupakan urutan gelombang elektromagnetik dari yang memiliki energi foton besar ke yang lebih kecil adalah...

A. Sinar gamma, sinar x, sinar infra merah

B. Sinar x, sinar gamma, sinar ultraviolet

C. Sinar tampak, sinar ultraviolet, sinar x

D. Sinar ultraviolet, sinar gamma, sinar x

E. Sinar ultraviolet, sinar tampak, sinar x

Pembahasan:

Urutan gelombang dengan frekuensi terbesar ke frekuensi terkecil adalah...

Sinar gamma

Sinar x

Sinar ultraviolet

Sinar tampak

Sinar inframerah

Gelombang mikro

Gelombang radio

8.Manakah pernyataan yang benar mengenai gejala gejala efek compton?

Permukaan logam yang ditembaki elektron berenergi tinggi menghasilkan gelombang elektromagnetik.

Hamburan sinar X oleh elektron di mana panjang gelombang yang dihamburkan menjadi lebih besar.

Jumlah foton yang dihasilkan permukaan logam sebanding dengan intensitas cahaya yang menyinarinya.

Permukaan logam yang dikenai foton dapat menghasilkan arus listrik.

Partikel alfa yang menumbuk logam dapat dihamburkan.

Jawaban: Hamburan sinar X oleh elektron di mana panjang gelombang yang dihamburkan menjadi lebih besar.

10. Sebuah keping logam yang energi ambangnya sebesar 4 ev disinari dengan cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 8000 Å hingga elektron meninggalkan permukaan logam. Jika h = 6,6 × 10−34 Js dan kecepatan cahaya 3 × 108 m/detik, maka energi kinetik elektron yang lepas…

Pembahasan:

Diketahui

W0 = 4 eV = 4 1,6 x 10⁻¹⁹ = 6.4 10⁻¹⁹J

λ = 8000 Å = 8 10^-7

Penyelesaian

E = Wo + Ek

h c/ λ = Wo + Ek

6,6 × 10⁻³⁴ 3 10⁸ / 8 10^-7 = 6.4 10⁻¹⁹ + Ek

2.475 10^-19 = 6.410⁻¹⁹ + Ek

Ek = 3.925 10⁻¹⁹ J

Jadi energi kinetic electron tersebut sebesar 3.925 10⁻¹⁹ J

Pembahasan umum tentang efek compton lengkap dengan contoh soal dan penyelesaian dapat membantu siswa memahami materi ini. Siswa bisa melakukan latihan soal bersama panduan guru saat di sekolah atau secara mandiri di rumah.

Cek lengkap berbagai contoh soal:

Kumpulan Artikel Contoh Soal