MAKALAH FISIKA MODERN Gejala Gejala Kuantum

MAKALAH FISIKA MODERN

Gejala Gejala Kuantum

OLEH:

Kelompok 5

1.      Anisah Hannum

2.      Luthfiatul Hasanah

3.      Ramadhan Saputra

4.      Rima Cemani

5.      Rizka Nabila

6.      Yundha Martiani

PRODI                                    :    PENDIDIKAN FISIKA A

DOSEN PEMBIMBING        :   Dr. Hj. DJUSMAINI DJAMAS, M.Si

                 SILVI YULIA SARI, S.Pd, M.Pd

                                                          

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN  FISIKA

UNIVERSITAS NEGERI PADANG

2016

KATA PENGANTAR

Assalammualaikum Wr. Wb.

Puji dan syukur kita haturkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dan perlindungannya yang telah memberikan kekuatan lahir maupun batin sehingga penulisan makalah ini dapat terselesaikan.

Tak lupa salawat beriringkan salam kepada Nabi Muhammad SAW yang telah membawa umatnya dari zaman yang tidak berilmu pengetahuan ke zaman yang berilmu pengetahuan seperti pada saat sekarang ini.

Adapun penulisan makalah ini berjudul “Gejala Gejala Kuantum”. Rasa dan terima kasih patut kami sampaikan kepada pihak yang telah membantu  dalam penulisan makalah ini, pihak-pihak tersebut adalah:

1.    Orang tua kami tercinta yang telah merestui dan mendukung dalam kegiatan pembekalan.

2.    Dr. Hj. Djusmaini Djamas, M.Si. dan Silvi Yulia Sari, S.Pd., M.Pd. sebagai dosen pembimbing mata kuliah ini.

Dalam penyusunan makalah ini, sebagai kami mempunyai banyak kekurangan. Untuk itu, kami  meminta kritik dan saran agar makalah ini menjadi lebih baik dan dapat digunakan sebagaimana fungsinya. Akhir kata, kami mengucapkan terima kasih

            Padang, 22 Februari 2016

Hormat kami,

 (Kelompok 5)

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR2

DAFTAR ISI3

BAB I PENDAHULUAN4

A.    LATAR BELAKANG4

B.     RUMUSAN MASALAH4

C.     TUJUAN PENULISAN 4

BAB II PEMBAHASAN5

A.    EFEK COMPTON5

B.     SINAR X DAN DIFRAKSI SINAR X............................................................................8

C.     PRODUKSI PASANGAN..............................................................................................16

BAB III PENUTUP18

A.    KESIMPULAN18

DAFTAR PUSTAKA19

BAB I

PENDAHULUAN

1.1    Latar Belakang

Dalam cabang ilmu Fisika  klasik (Mekanika, Listrik Magnet, Optika, Kalor dan Termodinamika) kita umumnya memperlakukan zat sebagai suat kesatuan dan tidak mempersoalkan struktur zat itu. Struktur zat menyangkut bagian yang membangun zat dan gaya-gaya yang mempersatukannya. Solusi yang dipilih menganggap zat itu kontiniu, mungkin serba sama (homogen) atau tidak , mungkin sifat zat itu di setiap titik sama ke semua arah (isotropic) atau tidak, yang dikatakan realitas fisiknya tingkat bahan curah. Walaupun tidak selalu fisika dan kimia klasik membatasi diri pada bahan curah itu saja.

Konsep atom megandung arti bahwa zat tidak kontiniu, dimana jika zat senantiasa dapat dibagi dalam bagian yang makin kecil secara tak berhingga. Bagian yang makin kecil itu tidak berbeda sifat dan hakekatya disbanding bahan curahnya. Menerima konsep atom berarti menerima pengertian  bahwa materi terkuantitasi.

Dalam makalah ini akan dibahas mengenai kuantitasa besaran fisika beserta rumus-rumus yang dimunculkan pada pembahasan materi ini.

1.2          Rumusan Masalah

a.    Apa itu efek compton?

b.    Apa yang dimaksud dengan sinar x dan difraksi sinar x?

c.    Apa itu produksi pasangan?

1.3          Tujuan Penulisan

a.    Mengetahui konsep efek compton.

b.    Mengetahui konsep sinar x dan difraksi sinar x.

c.    Mengetahui konsep produksi pasangan

BAB II

PEMBAHASAN

A.  Efek Compton

Efek compton ditemukan oleh Arthur Holy Compton pada tahun 1923. Menurut teori kuantum cahaya, foton berlaku sebagai partikel, hanya foton tidak memiliki massa diam. Jika pendapat ini benar, maka berdasarkan peristiwa efek fotolistrik yang dikemukakan oleh Einstein, Arthur Holy Compton pada tahun 1923 telah mengamati gejala-gejala tumbukan antara foton yang berasal dari sinar X dengan elektron. Compton mengamati hamburan foton dari sinar X oleh elektron dapat diterangkan dengan menganggap bahwa foton seperti partikel dengan energi hf dan momentum hf/c cocok seperti yang diusulkan oleh Einstein.

1.    Penemuan Efek Compton

Percobaan Compton cukup sederhana yaitu sinar X monokromatik (sinar X yang memiliki panjang gelombang tunggal) dikenakan pada keping tipis berilium sebagai sasarannya. Kemudian untuk mengamati foton dari sinar X dan elektron yang terhambur dipasang detektor. Sinar X yang telah menumbuk elektron akan kehilangan sebagian energinya yang kemudian terhambur dengan sudut hamburan sebesar θ terhadap arah semula. Berdasarkan hasil pengamatan ternyata sinar X yang terhambur memiliki panjang gelombang yang lebih besar dari panjang gelombang sinar X semula. Hal ini dikarenakan sebagian energinya terserap oleh elektron. Jika energi foton sinar X mula-mula hf dan energi foton sinar X yang terhambur menjadi (hf – hf’) dalam hal ini f > f’, sedangkan panjang gelombang yang terhambur menjadi tambah besar yaitu λ > λ’.

2.    Skema Percobaan Efek Compton

Skema percobaan Compton untuk menyelidiki tumbukan foton dan elektron

Dengan menggunakan hukum kekekalan momentum dan kekekalan energi Compton berhasil menunjukkan bahwa perubahan panjang gelombang foton terhambur dengan panjang gelombang semula, yang memenuhi persamaan :

Dengan

λ = panjang gelombang sinar X sebelum tumbukan (m)

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

h = konstanta Planck (6,625 × 10^-34 Js)

m_o = massa diam elektron (9,1 × 10^-31 kg)

c = kecepatan cahaya (3 × 10⁸ ms^-1)

θ = sudut hamburan sinar X terhadap arah semula (derajat atau radian)

Besaran  sering disebut dengan panjang gelombang Compton. Jadi jelaslah sudah bahwa dengan hasil pengamatan Compton tentang hamburan foton dari sinar X menunjukkan bahwa foton dapat dipandang sebagai partikel, sehingga memperkuat teori kuantum yang mengatakan bahwa cahaya mempunyai dua sifat, yaitu cahaya dapat sebagai gelombang dan cahaya dapat bersifat sebagai partikel yang sering disebut sebagai dualime gelombang cahaya.

Peristiwa Hamburan Compton ( efek compton) sebenarnya merupakan gejala interaksi antara foton ( diwakili oleh sinar – x ) dengan materi ( elektron yang terdapat dalam bahan ). 

Compton dapat menjelaskan terjadinya pergeseran panjang gelombang foton yang terjadi serta hubungan antara pergeseran ini dengan sudut hamburan, dengan menyusun hipotesis berikut :

Hamburan terjadi karena tumbukan foton sinar – x dengan elektron dalam zat sasaran. Dalam peristiwa tumbukan foton berperilaku sebagai zarah ( partikel), dalam arti hukum kekekalan energi dan momentum linear menguasai peristiwa tumbukan antara foton dan elektron yang berpartisipasi.

Foton berenergi E dan momentum linear p menumbuuk elektron dalam keadaan tak gerak. Sesudah tumbukan foton terhambur dengan sudut ʘ,energinya E sedang momentum linear nya p. Disisi lain elektron terhambur dengan sudut ɸ dengan energi nya E_c dan momentumnya P_c .

Berdasarkan Hukum kekekalan energi sebelum dan sesdah tumbukan didapat :

 E + mc² = E + E_c ...................................................................

Untuk hukum kekekalan momentum linear dinyatakan sebagai :

Arah x ; p = p_c cos ɸ + p cos ʘ..............................................

Arah y; ʘ = p_c sin ɸ - p sin ʘ ...............................................

Karena teori relativistik memberi hubungan antara energi total dan momentum linear, maka keempat besaran yang belum diketahui E,E_c , ʘ dan ɸ beserta dua besaran yang tidak diketahui dapat di eliminasikan , memberikan :

P_C² = p² – 2pp cos ʘ + p² .................................................................................

Menurut teori relativitas : P_c ² = p_c² c² + m_c² c⁴......................................................

Maka persamaan di atas dapat di ubah menjadi :

( E + m_c c² – E )² = c² ( p² – 2pp cos ʘ + p² ) + m_c² c⁴ ........................................

Persamaan terakhir memiliki bentuk :

Akhir nya di peroleh : ..................

Dengan hm_cc = λ_c = 0,002426 nm disebut “ panjang gelombang compton untuk elektron”

Dengan menggunakan hukum kekekalan momentum maka energi kinetik maksimum elektron terhambur dapat dinyatakan sebagai ;

Ek _maks = (2hv/m_cC²) (1- 2hv/m_cC²)

B.  Sinar X dan Difraksi Sinar X

Sinar x di temukan rontgen tahun 1895 , secara tak sengaja ketika bekerja dengan tabung geister dimana garam barium di dekatkan denga tabung akan berfosforisensi. Rontgen menyimpulkan bahwa penyebab fosforesensi adalah suatu sinar yang tak tampak di pancarkan oleh anoda tabung geister  dikenal dengan sinar- X ( sinar Rontgen)

Adapun sifat sinar- X antara lain :

·      Ditimbulkan jika elektron cepat menumbuk materi

·      Dapat menjalar menurut garis lurus walau melalui medan listrik dan medan magnet

·      Berdaya tembus sangat besar, mampu menembus logam dan zat padat lainya.

·      Meyebabkan fosforesensi dan berkilau

·      Dapat menghitamkan plat fotografik

1.    Tinjauan terhadap sinar x dan tabung sinar X

Tabung sinar x terdiri atas tabung kaca kuarsa yang hampa udara, didalam nya terdapat elektroda yang terbuat dari logam berfungsi sebagai katoda dan anoda serta filamin sebagai pemanas ( heater). Ujung kedua elektroda dihubungkan dengan sumber arus dan tegangan yang sangat tinggi yakni dalam orde KV.

Proses dan mekanisme kerja tabung sinar x dapat di jelaskan sebagai berikut:

a)    Katoda di panaskan oleh filamin F sehingga memancarkan elektroon di permukaan. Elektron tertarik ke anoda ( A ) karean adanya perbedaan potensial antara A- K yang cukup tinggi ( beberapa Kvsampai puluhan KV)

b)   Elektron di percepat oleh medan listrik antara K – A bila potensial K – A adalah Vo volt saat elektron mengenai permukaan anoda besar energi kinetik nya adalah Ek = eVo. Karena interaksi elektron berenergi Ek dengan logam anoda terjadi pancaran sinar X yang  bersumber pada anoda.

c)    Interaksi bekas elektron yang datang dari katoda dengan logam anoda menghasilkan panas yang tinggi , untuk itu anoda perlu didinginkan dengan cairan yang mengalirkan kalor keluar anoda, biasanya minyak.

d)   Tanpa pendinginan anoda akan melebur , karena kalor yang di hasilkan dari interaksi berkas elektron denggan logam anoda.

2.    Pengukuran intensitas dan panjang gelombang sinar x

Intensitas nya di tentukan dari sifatnya sebagai pengion ( mampu mengionisasi molekul udara/gas yang di lewatinya). Dengan menggunakan detektor yang terdiri dari ruang ionisasi dan elektrometer. Ruang ionisasi berisi gas, jika atom atom gas ini di ionisasi oleh sinar x yang menembus dinding ruang ini, maka kedua elektroda dalam ruang ini akan mengumpulkan ion ion tersebut.  Selanjutnya besar arus ionisasi di ukur oleh elektrometer yang sangat peka. Jumlah energi yang di bawa persatuan luas persatuan waktu disebut : intensitas.

Panjang gelombang sinar x di analisis melalui difraksi sinar x oleh kisi kristal. Karena sinar – x meruupakan gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang yang sangat kecil, maka di perlukan kisi denga jarak antar garis (d) = 1 ᴧ^o ( tidak ada yang mampu membuat kisi seukuran itu ) maka pilihan di alihkan oleh kisi kisi kristal atom dengan jarak antar atom = 1 ᴧ^o  .

Pemantulan sinar x terjadi bila di penuhi syarat Bragg ( pemantulan bragg) yakni :

Beda lintasan sinar 1 dan 2 sebesar 2 d sin  

Terjadi interferensi konstruktif bila panjang  lintasan merupakan kelipatan bulat x panjang gelombang.

2d sin  dengan n = bilangan bulat = 1,2,3 .................................

Jadi bila jarak antar atom di ketahui , sudut pemantulan bragg dapat di hitung maka λ panjang gelombang sinar x dapat di tentukan. Namun bila jarak antar atom dalam kisi kristal belum di ketahui , maka tugas kita adalah mencari dulu harga d itu. Jarak dasar yang diperlukan ialah  d = d₁ selanjutnya digunakan geometri sederhana untuk mencari jarak d ₂  dan jarak jarak lainya antara bidang bidang bragg. Karena d menyatakan jarak antar atom yang bersebelahan dalam kristal , berarti terdapat 1/d atom permeter sepanjang suatu sumbu kristal, dan terdapat 1/d³ atom permeter kubik dalam kristal itu. Jik a massa rata rata atom ialah m dan kerapatan kristal secara keseluruhan adalah  maka  

Untuk mencari m kita ingat rumus massa M dari senyawa kimia yang merupakan jumlah massa atomik dari unsur unsur pembentuknya yang dinyatakan dalam satuan massa atom  ( u ) dimana 1 u = 1,66 x 10^-27 kg

Jika terdapat k atom persatuan rumus senyawa , maka m yang di nyatakan dalam kilogram dapat di tulis sebagai ;

m= massa rata- rata / atom = kg/u)

jarak atomik )]^1/3

3.    Sifat fisik dan mekanisme terbentuk sinar x

Mekanisme sinar x berhubungan dengan bagaimana elektron dipancarkan dari katoda menumbuk anoda. Telah diketahui bahwa sinar x terjadi akibar tumbukan elektron – elektron berenergi kinetik tinggi dari katoda dengan logam logam polikristalin. Bagaimana sifat dan mekanisme tersebut dapatdi jelaskan sebagai berikut :

a)    Elektron datang pada permukaan anoda ( logam) dengan energi kinetik yang besar sekali meneruskan pejalananya dengan logam .

b)   Gaya interaksi elektron dan susunan ion ion lgam atau antar elektron datang dengan elektron dalam logam bersifat elektromagnetik,interaksinya disebut tumbukan.

c)    Elektron yang datang umumnya tidak kehilangan energinya pada peristiwa tumbukan, tetapi beberapa tumbukan beruntun, dimana elektron kehilangan energi sedikit demi sedikit.

Energi kinetik elektron menjadi dua macam, yaitu ;

·      Radiasi elektromagnetik; karena elektron mengalami perlambatan dalam medan listrik ion –ion logam sehingga terjadi sinar x

·      Energi getaran kisi ion ddalam polikristalin tersimpan sebagai kalor dan logam.

d)   Panjang gelombang λ sinar x meliputi spektrum kontinu karena adanya peristiwa beruntun.

e)    Bila bagian tak kontinu  itu berasal dari interaksi elektron dengan ion dimana terjadi perubahan struktur elektron – ion tersebut.

Andai dalam suatu proses fisi , energi kinetik elektron seluruhnya menjadi satu foton, transformasi energi terjadi dalam proses tunggal.

Dari hukum kekalan energi ;

Ek = E

cV = hv = hc/λ maka

λ_min = hc / eV

atau  λ_{min =}

para praktisi menggunakan :

Spektrum kontinu terjadi karena elektron yang melintasi medan listrik ion logam mengalami “ perlambatan “ sesuai dengan teori elektromagnetik yaitu :

setiap muatan listrik yang di percepat / di perlambat akan memancarkan radiasi elektromagnetik. Jadi seolah elektron memancarkan sinar karena di rem disebut fenomena “ bremstrahlung “ ( pancaran akibat pengereman).

4.    Difraksi Sinar-X  

Difraksi sinar-X merupakan teknik yang digunakan untuk menganalisis padatan kristalin. Sinar-X merupakan radiasi gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang sekitar 1 Å, berada di antara panjang gelombang sinar gama (γ) dan sinar ultraviolet. Sinar-X dihasilkan jika elektron berkecepatan tinggi menumbuk suatu logam target (Gambar 1).

Gambar 1         Pembentukan sinar-X.

Elektron berkecepatan tinggi yang mengenai elektron pada orbital 1s akan menyebabkan elektron tereksitasi menyebabkan kekosongan (□) pada orbital 1s tersebut, dengan adanya pengisian elektron pada orbital kosong tersebut dari orbital yang lebih tinggi energinya akan memberikan pancaran sinar-X.

Sinar-X yang diperoleh memberikan intensitas puncak tertentu yang bergantung pada kebolehjadian transisi elektron yang terjadi. Transisi Kα lebih mungkin terjadi dan memiliki intensitas yang lebih tinggi daripada transisi Kβ, sehingga radiasi Kα yang digunakan untuk keperluan difraksi sinar-X. Sinar-X juga dapat dihasilkan oleh proses perlambatan elektron pada saat menembus logam sasaran. Proses perlambatan ini menghasilkan sinar-X yang biasa disebut sebagai radiasi putih. Hasil dari semua proses tadi untuk logam tertentu adalah spektrum khas sinar-X, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Terdapat bentuk dasar yang terbentuk oleh radiasi putih dan puncak khas tajam yang bergantung pada kuantisasi transisi elektron.

Gambar 2.        Spektrum panjang gelombang sinar-X pada logam.

Terdapat beberapa jenis pancaran panjang gelombang yang dihasilkan dengan intensitas yang berbeda, dimana panjang gelombang K_α1 memiliki intensitas yang lebih tinggi, sehingga digunakan dalam difraksi sinar-X.

Sinar-X yang monokromatis sangat diperlukan dalam suatu eksperimen difraksi sinar-X. Untuk tujuan itu salah satunya dapat digunakan filter, yang secara selektif meneruskan panjang gelombang yang ingin digunakan. Untuk sinar-X dari tabung tembaga, biasanya digunakan lembaran nikel sebagai filter. Nikel sangat efektif dalam meneruskan radiasi Cu K_α, karena radiasi Cu K_β memiliki cukup energi untuk mengionisasi elektron 1s Nikel, sedangkan radiasi Cu K_α tidak cukup untuk mengionisasi. Dengan demikian, lembaran nikel tersebut akan mengabsorpsi semua panjang gelombang termasuk radiasi putih, kecuali radiasi Cu Kα.

5.    Hukum Bragg

 Suatu kristal memiliki susunan atom yang tersusun secara teratur dan berulang, memiliki jarak antar atom yang ordenya sama dengan panjang gelombang sinar-X. Akibatnya, bila seberkas sinar-X ditembakkan pada suatu material kristalin maka sinar tersebut akan menghasilkan pola difraksi khas. Pola difraksi yang dihasilkan sesuai dengan susunan atom pada kristal tersebut.

Menurut pendekatan Bragg, kristal dapat dipandang terdiri atas bidang-bidang datar (kisi kristal) yang masing-masing berfungsi sebagai cermin semi transparan. Jika sinar-X ditembakkan pada tumpukan bidang datar tersebut, maka beberapa akan dipantulkan oleh bidang tersebut dengan sudut pantul yang sama dengan sudut datangnya, seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 3, sedangkan sisanya akan diteruskan menembus bidang.

Perumusan secara matematik dapat dikemukakan dengan menghubungkan panjang gelombang sinar-X, jarak antar bidang dalam kristal, dan sudut difraksi:

nλ = 2d sin θ (Persamaan Bragg)

λ adalah panjang gelombang sinar-X, d adalah jarak antar kisi kristal, θ adalah sudut datang sinar, dan n = 1, 2, 3, dan seterusnya adalah orde difraksi. Persamaan Bragg tersebut digunakan untuk menentukan parameter sel kristal. Sedangkan untuk menentukan struktur kristal, dengan menggunakan metoda komputasi kristalografik, data intensitas digunakan untuk menentukan posisi-posisi atomnya.

Gambar 3.        Pemantulan berkas sinar-X monokromatis oleh dua bidang kisi dalam kristal, dengan sudut sebesar θ dan jarak antara bidang kisi sebesar d_hkl

6.    Difraksi Sinar-X Serbuk 

Salah satu teknik yang digunakan untuk menentukan struktur suatu padatan kristalin, adalah metoda difraksi sinar-X serbuk (X-ray powder diffraction). Sampel berupa serbuk padatan kristalin yang memiliki sejumlah besar kristal kecil dengan diameter butiran kristalnya sekitar 10^-7 – 10^-4 m ditempatkan pada suatu plat kaca dalam difraktometer seperti terlihat pada Gambar 4. 

Gambar 4. Skema difraktometer sinar-X serbuk.

Tabung sinar-X akan mengeluarkan sinar-X yang yang difokuskan sehingga mengenai sampel oleh pemfokus, detektor akan bergerak sepanjang lintasannya, untuk merekam pola difraksi sinar-X.

Pola difraksi yang dihasilkan berupa deretan puncak-puncak difraksi dengan intensitas relatif yang bervariasi sepanjang nilai 2θ tertentu. Besarnya intensitas relatif puncak dari deretan puncak tersebut bergantung pada jumlah atom atau ion yang ada, dan distribusinya di dalam sel satuan material tersebut. Pola difraksi setiap padatan kristalin khas, yang bergantung pada kisi kristal, unit parameter, dan panjang gelombang sinar-X yang digunakan. Dengan demikian, sangat kecil kemungkinan dihasilkan pola difraksi yang sama untuk suatu padatan kristalin yang berbeda.

Gambar 5.  Pola Difraksi Sinar-X Serbuk

Metode Le Bail

Pada pola difraksi sinar-X serbuk sering terjadi adanya overlap pada puncak difraksi terutama pada nilai 2θ yang tinggi. Dengan adanya overlap tersebut menyebabkan sulitnya pemisahan intensitas dari tiap-tiap pemantulan sinar, sehingga penentuan struktur sukar dilakukan. Namun, dengan metoda Rietveld, kini dimungkinkan untuk menentukan struktur kristal, terutama untuk struktur yang relatif sederhana, dari data difraksi serbuk.

 Sebagai langkah awal penggunaan metoda Rietveld, sering digunakan metoda Le Bail. Pada metode Le Bail, intensitas dari berbagai puncak difraksi dihitung dengan hanya menggunakan parameter sel satuan dan parameter yang mendefinisikan puncak. Dari analisis Le Bail akan didapatkan parameter sel dan plot Le Bail mirip plot Rietveld. 
Gambar 6. Hasil Refinement Pola Difraksi Sinar-X Serbuk Menggunakan Metode Le Bail Dengan Menggunakan Program Rietica.

C.  Produksi Pasangan Elektron – Positron

Efek compton adalah suatu gejala yang berkaitan dengan interaksi sinar x dan materi. Satu gejala lain juga terjadi pada interaksi sinar x dengan materi yakni produksi pasangan elekton – positron. Ada dua syarat yang harus di penuhi bagi proses ini, yaitu energi foton harus lebih besar dari 2 m_cc² dan proses harus berlangsung dalam medan elektromagnetik  yang sangat kuat di dekat inti suatu atom. Kesetaraan ini juga di perlukan yntuk memenuhi kekalan momentum linear. Positron merupakan zarah sub atomik yang di temukan Anderson tahun 1932 dalam eksperimenya dalam ruang kabut. Massa zarah ini sama dengan massa tak gerak elektron , sedang muatanya berlawanan tanda dengan muatan elektron. Karena energi diam elektron  m_cc² =  0,511 MeV, berarti pasangan itu baru tercipta jika foton sinar x yang datang minimal sebesar 1,02 MeV.

Dua hal yang berbeda antara kedua zarah itu, yakni ;

·         Muatannya, elektron bermuatan listrik negatif e^- = - 1,60  x 10^-19 colomb sedang positron bermuatan positif e⁺ = + 1,60  x 10^-19 colomb

·         Elektron sangat umum kehadiranya dimana mana dalam dunia fisik kita, tetapi posiitron sangat terbatas kehadiranya.

Teori Relativitas Khusus memberi kesetaraan antara massa dan energi dapat di nyatakan E = mc² = Ek + m_oc². Bila diterapkan pada proses penciptaan pasangan elektron – positron berlaku :

hv  à e ⁺ + e ^- .................................................

apakah secara energetik mungkin terjadi pasangan elektron – positron ?

energi total pasangan adalah :

E_{total =}  Ek⁺ + m_cc² +Ek^- + m_cc²

Energi paling rendah bagi pasangan bila Ek⁺  dan Ek^- bernilai nol .

 Jadi E_total = 2mc² = 1,022 MeV. Jadi di tinjau dari sudut energi foton harus memiliki > 1,022 MeV.

Proses sebaliknya juga dapat terjadi yaitu pemusnahan elektron – positron, syarat yang harus di penuhi adalah sekurang kurangnyadua foton tercipta dalam peristiwa itu : e⁺ + e^- = v₁ + v₂

Pemusnahan positron – elektron dengan penciptaan satu foton energetik dapat terjadi hanya bila ada zarah lain yang terlibat, sehingga kekalan momentum linear dapat terpenuhi. Kekalan energi relativistik untuk peristiwa ini mensyaratkan : Ek⁺ + Ek^- + 2mc² = hv₁ . hv₂

Umumnya Ek⁺ dan Ek^- dapat di abaikan dan positron dan elektron dalam keadaan tak gerak. Bila proses menghasilkan dua foton maka kekekalan momentum linear akan dipenuhi  bila kedua foton memiliki energi yang sama dari bergerak dengan arah berlawanan, hal ini di perlihatkan sebagai : e⁺ + e^-  à 2 hv

   

BAB III

PENUTUP

Efek compton ditemukan oleh Arthur Holy Compton pada tahun 1923. Menurut teori kuantum cahaya, foton berlaku sebagai partikel, hanya foton tidak memiliki massa diam. Jika pendapat ini benar, maka berdasarkan peristiwa efek fotolistrik yang dikemukakan oleh Einstein, Arthur Holy Compton pada tahun 1923 telah mengamati gejala-gejala tumbukan antara foton yang berasal dari sinar X dengan elektron. Compton mengamati hamburan foton dari sinar X oleh elektron dapat diterangkan dengan menganggap bahwa foton seperti partikel dengan energi hf dan momentum hf/c cocok seperti yang diusulkan oleh Einstein.

Sinar X merupakan pancaran gelombang elektromagnetik yang sejenis dengan gelombang radio, panas, cahaya sinar ultraviolet, tetapi mempunyai panjang gelombang yang sangat pendek sehingga dapat menembus benda-benda.

Difraksi sinar-x oleh sebuah materi terjadi akibat dua fenomena: (1) hamburan oleh tiap atom dan (2) interferensi gelombang-gelombang yang dihamburkan oleh atom-atom tersebut. Interferensi ini terjadi karena gelombang-gelombang yang dihamburkan oleh atom-atom memiliki koherensi dengan gelombang datang dan, demikian pula, dengan mereka sendiri.

SALAM GENERASI PERUBAHAN Hafiz Hisbullah