Laporan Efek Compton

(1)

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM

FISIKA LANJUTAN FISIKA LANJUTAN “EFEK COMPTON” “EFEK COMPTON” TANGGAL

TANGGAL PENGUMPULAN PENGUMPULAN : : KAMIS, KAMIS, 20 20 APRIL APRIL 20172017 TANGGAL

TANGGAL PRAKTIKUM PRAKTIKUM : : KAMIS, KAMIS, 13 13 APRIL APRIL 20172017 WAKTU

WAKTU PRAKTIKUM PRAKTIKUM : : 08.30-10.30 08.30-10.30 WIBWIB

NAMA

NAMA : LISTIANA ANGGI: LISTIANA ANGGI NIM

NIM : 11150163000027: 11150163000027 KELOMPOK

KELOMPOK : : 2 2 (Dua)(Dua) NAMA KELOMPOK

NAMA KELOMPOK ::

1.

1. TIA TIA RACHMA RACHMA FAJARYANTI FAJARYANTI (11150163000(11150163000004)004) 2.

2. OKARANTI OKARANTI HASTARI HASTARI (11150163000(11150163000024)024) 3.

3. ALIF ALIF YUN YUN HARIANI HARIANI (11150163000(11150163000036)036) 4.

4. SITI SITI ILHAMIAH ILHAMIAH (11150163000(11150163000038)038) KELAS

KELAS : : PENDIDIKAN PENDIDIKAN FISIKA FISIKA 4A4A

LABORATORIUM TERPADU LABORATORIUM TERPADU

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAHHIDAYATULLAH JAKARTA

JAKARTA 2017 2017

(2)

EFEK COMPTON

A. TUJUAN

1. Mengukur garis spektrum energi 662 ke V pada preparat Cs-137 untuk kalibrasi energi pencacah sintilasi

2. Mengukur kuanta Y yang dihamburkan oleh alumunium dengan variasi sudut antara sumber dan detektor

3. Menentukan energi E kuanta Y yang dihamburkan 4. Memahami peristiwa efek compton

B. DASAR TEORI

Pada tahun 1923, Compton mempelajari hamburan radiasi dan menerangkan sebagai berikut. Radiasi yang dikenakan pada lempeng logam berinteraksi dengan elektron dalam logam (tidak selalu menimbulkan efek

fotolistrik walaupun tenaganya cukup). Interaksi antara radiasi dengan elektron bebas dalam logam berperilaku seperti tumbukan elastis antara dua partikel.

Proses hamburan Compton dianalisis sebagai suatu interaksi (tumbukan dalam pengertian partikel secara klasik) antara sebuah foton dan sebuah elektron, yang dianggap diam. Hamburan Compton terjadi apabila foton dengan energi hf berinteraksi dengan elektron bebas atau elektron yang tidak terikat dengan kuat oleh inti, yaitu elektron terluar dari atom. Elektron itu dilepaskan dari ikatan inti dan bergerak dengan energi kinetic tertentu disertai foton lain dengan energi lebih rendah dibandingkan foton datang. Foton lain i ni dinamakan foton hamburan. Dalam hamburan Compton ini, energi foton yang datang diserap atom diubah menjadi energi kinetik elektron dan foton hamburan.

Pada efek fotolistrik, cahaya dapat dipandang sebagai kuantum energi dengan energi yang diskrit. Kuantum energi tidak dapat digambarkan sebagai gelombang tetapi lebih mendekati bentuk partikel. Partikel cahaya dalam bentuk kuantum dikenal dengan sebuah foton. Pandangan cahaya sebagai foton diperkuat lagi melalui gejala yang dikenal sebagai efek Compton.

Jika seberkas sinar-x ditembakan ke sebuah elektron bebas yang diam, sinar-x akan mengalami perubahan panjang gelombang dimana panjang gelombang sinar-x menjadi lebih besar.

(3)

Ketika sinar-x yang frekuensinya f dipandang sebagai partikel dengan energi hf dan momentum liniernya hf/c, maka persamaan pergeseran Compton dapat dihasilkan

∆ = ℎ1− cos

Dimana m adalah massa elektron dan 0 adalah sudut hamburan sinar-x. Persamaan tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:

Berdasarkan hokum kekekalan momentum;

 + 







= 

′

+ 



 = 

′

_{cos + }

_

_cos



′

_{sin =}

_

_sin

Dengan p adalah momentum foton datang, p’ adalah momentum foton hamburan, dan pe adalah momentum elektron setelah tumbukan, 0 adalah sudut hamburan foton





= 

′





+ 



− 2

′

cos

Energi foton E=hf dan momentum foton p=hf/c





= ℎ − ℎ

′

+ 











= ℎ

_{ }

′



+ (ℎ)



− 2ℎ

_





_

cos

′

Energi total elektron relativistic adalah





= 







+ 







∆ = 

′

_{− }

_

_{= ℎ}





1 − cos

(Sinaga: file.upi.edu)

Energi dan momentum dari foton yang dihamburkan bersama tergantung kepada foton yang dihamburkan sebesar

(4)

 = 180 = 



1 + 2 







Hal ini memperlihatkan bahwa energi kuanta Y yang dihamburkan akan berbeda dengan Eo, dimana Eo merupakan energi diam elektron (priambodo, 2006: Eksperimen fisika 2)

C. ALAT DAN BAHAN

NO GAMBAR NAMA ALAT DAN BAHAN

1. Apparatus set Compton

2. Mixed Preparation

3. Sensor Cassy

4. High Voltage power supply

(5)

6. Sr.90,Am-241, Cs-137

7. Am-241

8. Cs-137 Preparation

9. Batang Aluminium

D. LANGKAH KERJA

NO. GAMBAR LANGKAH KERJA

1.  Siapkan alat dan bahan

 Siapkan apparatus set

Compton

 Pasanglah pencacah

sintilasi pada output stage detector, kemudian pasang pada holden dan MCA box pada cassy

 Hubungkan output stage

detector pada power supply

(6)

pole dan kabel BNC pada output stage detector preamplifler dan input pada NCA Box

 Hubungkan output

R5-2-32- pada cassy camp

 Pasang power supply, dan

hidupkan cassy

2.  Kalibrasi perubah sintilasi

jalankan program cassy lab, klik Display Measuring parameter  Multichannel Measurement Number of channel= 256 channels Measuring time= 200 s Negative pulse = On GainBox= -2 Keluarkan preparat x,b,7 dari holder sampel dan ganti dengan Cs-137

 Atur sudut pengukuran

antara preparat dan detector pada 0=0 dengan waktu pengukuran 200 sekon (preparat yang digunakan antara lain Sr-90, 4m-241 Cs-137(biru) dan Am-241(merah))

 Untuk Cs-37(sinargamma)

diletakan pada sudut 0(200s), 30(200s),

(7)

60(300s), 90(400s) dan 120(500s)

 Masing-masing sudut

dilakukan dua kali percobaan yaitu dengan penghambur (aluminium) & tanpa penghambur, kemudian lakukan pengukuran spektrum

 Setiap pergantian

percobaan aktifkan kursor dan tentukan energi E dari puncak maksimum kemudian simpan nilai pengukuran dalam file

(8)

E. DATA PENGAMATAN 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 - 2 3 . 8 2 7 . 4 7 8 . 6 1 2 9 . 8 1 8 1 2 3 2 . 2 2 8 3 . 3 3 3 4 . 5 3 8 5 . 7 4 3 6 . 9 4 8 8 . 1 5 3 9 . 2 5 9 0 . 4 6 4 1 . 6 6 9 2 . 8 7 4 4 7 9 5 . 2 8 4 6 . 3 8 9 7 . 5 9 4 8 . 7 9 9 9 . 9 1 0 5 1 . 1

Sinar Gamma 0° Menggunakan Penghambur

(9)

0 50 100 150 200 250 300 350 - 2 3 . 8 2 7 . 4 7 8 . 6 1 2 9 . 8 1 8 1 2 3 2 . 2 2 8 3 . 3 3 3 4 . 5 3 8 5 . 7 4 3 6 . 9 4 8 8 . 1 5 3 9 . 2 5 9 0 . 4 6 4 1 . 6 6 9 2 . 8 7 4 4 7 9 5 . 2 8 4 6 . 3 8 9 7 . 5 9 4 8 . 7 9 9 9 . 9 1 0 5 1 . 1

Sinar Gamma 30° Menggunakan Penghambur

Sinar Gamma 30° 0 2 4 6 8 10 12 - 2 3 . 8 2 7 . 4 7 8 . 6 1 2 9 . 8 1 8 1 2 3 2 . 2 2 8 3 . 3 3 3 4 . 5 3 8 5 . 7 4 3 6 . 9 4 8 8 . 1 5 3 9 . 2 5 9 0 . 4 6 4 1 . 6 6 9 2 . 8 7 4 4 7 9 5 . 2 8 4 6 . 3 8 9 7 . 5 9 4 8 . 7 9 9 9 . 9 1 0 5 1 . 1

Sinar Gamma 60° Menggunakan Penghambur

Sinar Gamma 60° 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 - 2 3 . 8 2 7 . 4 7 8 . 6 1 2 9 . 8 1 8 1 2 3 2 . 2 2 8 3 . 3 3 3 4 . 5 3 8 5 . 7 4 3 6 . 9 4 8 8 . 1 5 3 9 . 2 5 9 0 . 4 6 4 1 . 6 6 9 2 . 8 7 4 4 7 9 5 . 2 8 4 6 . 3 8 9 7 . 5 9 4 8 . 7 9 9 9 . 9 1 0 5 1 . 1

Sinar Gamma 90° Menggunakan Penghambur

(10)

0 100 200 300 400 500 600 700 - 2 3 . 8 2 7 . 4 7 8 . 6 1 2 9 . 8 1 8 1 2 3 2 . 2 2 8 3 . 3 3 3 4 . 5 3 8 5 . 7 4 3 6 . 9 4 8 8 . 1 5 3 9 . 2 5 9 0 . 4 6 4 1 . 6 6 9 2 . 8 7 4 4 7 9 5 . 2 8 4 6 . 3 8 9 7 . 5 9 4 8 . 7 9 9 9 . 9 1 0 5 1 . 1

Sinar Gamma 120° Menggunakan Penghambur

Sinar Gamma 120° 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 - 2 3 . 8 1 8 . 9 6 1 . 5 1 0 4 . 2 1 4 6 . 8 1 8 9 . 5 2 3 2 . 2 2 7 4 . 8 3 1 7 . 5 3 6 0 . 1 4 0 2 . 8 4 4 5 . 4 4 8 8 . 1 5 3 0 . 7 5 7 3 . 4 6 1 6 6 5 8 . 7 7 0 1 . 3 7 4 4 7 8 6 . 6 8 2 9 . 3 8 7 1 . 9 9 1 4 . 6 9 5 7 . 2 9 9 9 . 9 1 0 4 2 . 5

Sinar Gamma 0

°

Tanpa Penghambur

Sinar Gamma 0 50 100 150 200 250 300 - 2 3 . 8 2 7 . 4 7 8 . 6 1 2 9 . 8 1 8 1 2 3 2 . 2 2 8 3 . 3 3 3 4 . 5 3 8 5 . 7 4 3 6 . 9 4 8 8 . 1 5 3 9 . 2 5 9 0 . 4 6 4 1 . 6 6 9 2 . 8 7 4 4 7 9 5 . 2 8 4 6 . 3 8 9 7 . 5 9 4 8 . 7 9 9 9 . 9 1 0 5 1 . 1

Sinar Gamma 30° Tanpa Penghambur

(11)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 - 2 3 . 8 2 7 . 4 7 8 . 6 1 2 9 . 8 1 8 1 2 3 2 . 2 2 8 3 . 3 3 3 4 . 5 3 8 5 . 7 4 3 6 . 9 4 8 8 . 1 5 3 9 . 2 5 9 0 . 4 6 4 1 . 6 6 9 2 . 8 7 4 4 7 9 5 . 2 8 4 6 . 3 8 9 7 . 5 9 4 8 . 7 9 9 9 . 9 1 0 5 1 . 1

Sinar Gamma 60° Tanpa Penghambur

Sinar Gamma 60° 0 100 200 300 400 500 600 700 - 2 3 . 8 2 7 . 4 7 8 . 6 1 2 9 . 8 1 8 1 2 3 2 . 2 2 8 3 . 3 3 3 4 . 5 3 8 5 . 7 4 3 6 . 9 4 8 8 . 1 5 3 9 . 2 5 9 0 . 4 6 4 1 . 6 6 9 2 . 8 7 4 4 7 9 5 . 2 8 4 6 . 3 8 9 7 . 5 9 4 8 . 7 9 9 9 . 9 1 0 5 1 . 1

Sinar Gamma 90° Tanpa Penghambur

Sinar Gamma 90° 0 100 200 300 400 500 600 700 - 2 3 . 8 2 7 . 4 7 8 . 6 1 2 9 . 8 1 8 1 2 3 2 . 2 2 8 3 . 3 3 3 4 . 5 3 8 5 . 7 4 3 6 . 9 4 8 8 . 1 5 3 9 . 2 5 9 0 . 4 6 4 1 . 6 6 9 2 . 8 7 4 4 7 9 5 . 2 8 4 6 . 3 8 9 7 . 5 9 4 8 . 7 9 9 9 . 9 1 0 5 1 . 1

Sinar Gamma 120° Tanpa Penghambur

(12)

F. PENGOLAHAN DATA Sudut Dengan Penghambur Tanpa Penghambur Selisih





0 122 1208 1086 667,2 30 48 98 50 -15,2 60 9 404 395 1063,9 90 416 588 172 1063,9 120 590 653 63 1063,9

Nilai energi awal foton:





=





1 − 







1 − cos

:



_{= 511 }

Sudut 0:





= 667,2

1 − 667,2

_{511 1− cos0}

= 667,2 

Sudut 30:





= −15,2

1 − −15,2

_{511 1− cos30}

= −15,14 

Sudut 60:





= 1063,9

1 − 1063,9

_{511 1− cos60}

= 25950,02 

Sudut: 90





= 1063,9

1 − 1063,9

_{511 1− cos90}

= −983,28 

Sudut 120:





= 1063,9

1 − 1063,9

_{511 1− cos120}

= −501,13 

G. PEMBAHASAN

(13)

Berdasarkan hasil praktikum yang telah dilakukan bertujuan untuk mengukur garis spektrum energi 662 ke V pada preparat Cs-137 untuk kalibrasi pencacah sintilasi, mengukur kuanta Y yang dihamburkan oleh alumunium

dengan verlasi sudut antara sumber dan detector, serta menentukan energi E kuanta yang dihamburkan. Praktikum ini dilakukan dengan variasi sudut yaitu 0,30,60,90 dan120. Pada percobaan dengan sudut 0 dilakukan percobaan tanpa penghambur dan percobaan dengan penghambur. Hasil yang ditunjukkan pada pengolahan data antara Eo dan Eo tidak terjadi perubahan. Hal ini menunjukan bahwa pada saat posisi dengan sudut 0 tidak ada energi foton yang diserap oleh

elektron.

Pada percobaan dengan sudut 30,60 dan 120 menghasilkan nilai Eo lebih besar dari Eo (Eo>Eo). Hal ini menunjukan adanya energi foton yang diserap

oleh elektron. Pada percobaan ini proses hamburan Compton dianalisis sebagai suatu interaksi (tumbukan) antara sebuah foton dan sebuah elektron yang dianggap diam. Hamburan Compton terjadi apabila foton dengan energi tertentu berinteraksi dengan elektron bebas atau elektron yang tidak terikat dengan kuat oleh inti. Elektron itu dilepaskan dari ikatan inti dan bergerak dengan energi kinetik tertentu diesertai foton lain dengan energi lebih rendah dibandingkan foton yang datang. Dalam hamburan Compton ini, energi foton yang datang diserap atom diubah menjadi energi kinetik elektron dan foton hamburan.

Pada percobaan ini telah menunjukan bahwa foton bukan hanya sekedar/sebagai gelombang, tetapi juga sebagai partikel. Apabila suatu sinar jatuh pada permukaan suatu materi, sebagian dari pada energinya akan diberikan kepada materi tersebut, sedangkan sinar itu sendiri akan disebarkan. Dan hal ini telah sesuai dengan percobaan yang telah dilakukan.

Foton tidak memiliki massa dan dalam ruang vakum foton dapat bergerak dengan kecepatan cahaya, foton dapat berperilaku sebagai partikel dan juga dapat berprilaku sebagai gelombang. Dalam percobaan ini dapat dibuktikan

keduanya saat berprilaku sebagai partikel yaitu pada saat foton menumbuk elektron, sedangkan foton berperilaku sebagai gelombang yaitu pada saat terhambur.

(14)

H. KESIMPULAN

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan, didapat kesimpulan yaitu:

1. Pada sudut 0,



_

= 

_

hal ini membuktikan tidak adanya energi foton yang diserap elektron.

2. Pada sudut 30, 60, dan 120 nilai



_

> 

_

, hal ini membuktikan adanya energi yang diserap oleh foton.

3. Untuk menentukan energi E kuanta



(gamma) yang dihamburkan dapat dilakukan dengan menggunakan preparat

,,

4. Efek compton merupakan gejala yang terjadi aabila suatu sinar jatuh pada permukaan suatu suatu materi sebagian daripada energinya akan diberikan

kepada materi tersebut dan sebagian dari sinarnya akan disebarkan. I. KRITIK DAN SARAN

1. Selalu berhati-hati dalam melakukan percobaan

2. Praktikan mengharpkan adanya pengajaran mengenai materi yang dipraktikumkan.

J. DAFTAR PUSTAKA

Priambodo. 2006. Eksperimen Fisika 2. Pusat Laboratorium UIN Jakarta.

Sinaga. Rutherford’s Experimental Design

(file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/19620426198730 1_PARLINDUNGAN_SINAGA/Buku_Fisika_III.pdf , diakses pada tanggal 15 April 2017 Pukul 15.06 WIB).

Tobing. Efek Fotolistrik

( https://www.academia.edu/10001882/MAKALAH_FISIKA_EFEK_FOT OLISTRIK_ , diakses pada tanggal 15 April 2017 pukul 15.06 WIB).