Laporan Efek Compton [PDF]

Citation preview

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA LANJUTAN “EFEK COMPTON”



Tanggal Praktikum



:



13 Mei 2019



Tanggal Pengumpulan



:



09 Mei 2019



Waktu Praktikum



:



10.10 – 12.50 WIB



Nama



:



Jihan Mutiara Fatiin



NIM



:



11170163000068



Kelompok



:



4 (Empat)



1. Indana Zulfa



(11170163000043)



2. Nabila Azka Hanifa



(11170163000047)



3. Bimbi Kartini



(11170163000063)



Kelas



:



Pendidikan Fisika 4B



LABORATORIUM FISIKA LANJUTAN PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS ILMU TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2019



EFEK COMPTON A. TUJUAN PRAKTIKUM 1. Mengukur garis 662 keV preparat CS-137 untuk kalibrasi energi pencacah sintilasi 2. Mengukur kuanta r yang dihamburkan aluminium 3. Menentukan energi E kuanta r yang dihamburkan



B. DASAR TEORI Pada efek fotolistrik, cahaya dapat dipandang sebagai kuantum energi dengan energy yang diskrit. Kuantum energy tidak dapat digambarkan sebagai gelombang, tetapi lebih mendekati bentuk partikel. Partikel cahaya dalam bentuk kuantum dikenal dengan sebutan foton. Pandangan cahaya disebut foton diperkuat lagi melalui gejala yang dikenal sebagai efek Compton. Jika seberkas sinar-X ditembakkan ke sebuah elektron bebas yang diam, sinar-X akan mengalami perubahan panjang gelombang sinar-X menjadi lebih besar. Gejala ini dikenal sebagai efek Compton sesuai dengan nama penemunya yaitu Arthur Holly Compton (Krane, 2001). Efek Compton penting karena menunjukkan bahwa cahaya tidak dapat dijelaskan murni sebagai fenomena gelombang. Hamburan Thompson, teori klasik dari gelombang elektromagnetik yang tersebar oleh partikel bermuatan, tidak dapat menjelaskan intensitas rendah menggeser panjang gelombang : klasik, cahaya intensitas yang cukup untuk medan listrik untuk mempercepat partikel bermuatan (William, 2006). Pada tahun 1923, Compton memberikan kesimpulan mengenai hamburan sinar x oleh materi. Dalam naskah ilmiahnya “A Quantum Theory of Scattering of X-Ray by Light”, Compton menerangkan percobaannya tentang hamburan sinar x oleh materi. Diamatinya bahwa panjang gelombang sinar x yang terhambur berbeda dengan panjang gelombang sinar x sebelum terhambur. Perubahan panjang gelombang tersebut ternyata juga bergantung dari sudut hamburan. Kesimpulan yang dicantumkan dalam naskah Compton tersebut dapat dirumuskan sebagai berikut (Wiyatmo, 2007): Laporan Praktikum Efek Compton | 1 Jihan Mutiara Fatiin UIN Syarif Hidayatullah Jakarta 2019



:  Teori Compton saat itu bertopang pada pengandaian bahwa setiap electron yang berperan dalam proses ini menghambur suatu kuantum cahaya yang utuh (foton).  Teori ini berlandaskan pada hipotesa bahwa kuantum-kuantum cahaya datang dari berbagai arah tertentu dan dihamburkan pula dalam arah-arah tertentu (tidak acak).  Hasil eksperimen yang dilakukan untuk menyelidiki teori tersebut sangat meyakinkan telah menunjukkan bahwa gumpalan radiasi (kuantum radiasi, foton). Kecuali membawa energi juga memiliki momentum linear.



C. ALAT DAN BAHAN No.



Gambar



Nama Alat dan Bahan



Jumlah



1.



Set komputer



1 set



2.



Adaptor 12 Volt AC



1 buah



3.



MCA box



1 buah



4.



Peralatan Compton



1 set



Laporan Praktikum Efek Compton | 2 Jihan Mutiara Fatiin UIN Syarif Hidayatullah Jakarta 2019



5.



Preparat



1 set



6.



Catu daya 1,5 kV



1 buah



D. LANGKAH KERJA No



Gambar



Langkah Kerja



1.



Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan.



2.



Menghubungkan peralatan dengan sumber listrik



3.



Menyalakan catudaya



4.



Memasang preparat pada set peralatan Compton



Laporan Praktikum Efek Compton | 3 Jihan Mutiara Fatiin UIN Syarif Hidayatullah Jakarta 2019



5.



Mengatur tampilan data grafik pada komputer



6.



Melakukan pengambilan data



7.



Mengganti preparat radioaktif dengan CS-137



8.



Mengatur set peralatan Compton sesuai variasi sudut yang telah ditentukan



9.



Melakukan pengambilan data.



10.



Ulangi langkah 8-9 dengan meletakkan silinder di tengah



Laporan Praktikum Efek Compton | 4 Jihan Mutiara Fatiin UIN Syarif Hidayatullah Jakarta 2019



E. DATA PERCOBAAN n 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38



N9 14 230 502 108 101 108 120 140 152 162 201 203 189 215 219 229 260 202 220 257 259 341 394 452 501 556 504 496 443 435 408 390 410 400 386 436 447 409 420



N10 15 259 694 105 90 118 93 133 133 162 181 204 202 169 174 213 217 223 219 203 251 329 400 503 533 550 556 546 482 490 501 468 480 478 455 516 487 555 465



N11 16 274 634 99 100 107 104 115 136 160 184 176 190 186 189 206 185 199 209 228 251 306 362 476 503 555 516 560 489 452 414 487 430 455 511 448 482 504 514



N12 21 284 567 104 114 132 152 140 170 193 216 230 207 218 212 228 241 219 246 257 341 383 449 578 642 700 595 600 626 602 562 574 559 613 607 575 622 701 624



N13 11 312 603 107 109 121 137 159 164 205 224 247 251 217 222 208 251 274 250 315 371 402 519 582 722 656 664 624 603 596 620 600 586 579 590 641 615 601 612



E1 / keV -17.3 -13.4 -9.6 -5.7 -1.9 2 5.8 9.7 13.5 17.4 21.2 25.1 28.9 32.8 36.7 40.5 44.4 48.2 52.1 55.9 59.8 63.6 67.5 71.3 75.2 79 82.9 86.7 90.6 94.5 98.3 102.2 106 109.9 113.7 117.6 121.4 125.3 129.1



N1 177 2897 5014 661 633 723 759 852 862 1028 1116 1082 1068 1065 1060 1048 1150 1204 1318 1384 1544 1629 1629 1693 1791 1792 1697 1679 1577 1494 1450 1384 1344 1346 1470 1465 1441 1464 1521



E2 / keV -17.3 -13.4 -9.6 -5.7 -1.9 2 5.8 9.7 13.5 17.4 21.2 25.1 28.9 32.8 36.7 40.5 44.4 48.2 52.1 55.9 59.8 63.6 67.5 71.3 75.2 79 82.9 86.7 90.6 94.5 98.3 102.2 106 109.9 113.7 117.6 121.4 125.3 129.1



N2 11 357 619 104 169 390 802 1209 1597 1734 1666 1465 883 470 263 322 731 1847 3697 5327 6044 4986 3436 1983 901 476 318 278 223 238 224 218 242 222 197 226 239 243 238



Laporan Praktikum Efek Compton | 5 Jihan Mutiara Fatiin UIN Syarif Hidayatullah Jakarta 2019



39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79



389 394 463 427 415 420 402 436 412 433 370 436 389 415 386 388 383 393 355 380 356 396 362 344 339 329 334 349 356 336 316 307 330 265 288 312 310 269 265 292 268



493 519 504 458 454 524 499 466 451 473 462 439 443 458 434 383 429 443 417 391 384 418 367 398 387 367 393 405 372 339 372 384 348 360 338 301 298 292 267 260 276



478 480 510 485 494 475 471 477 445 451 448 464 409 404 421 417 398 401 397 408 389 388 365 361 403 364 378 362 383 332 368 343 353 325 341 311 336 331 295 300 318



641 611 604 673 629 643 650 571 578 588 617 577 599 585 604 532 559 586 507 517 486 462 496 514 524 458 510 482 455 416 431 420 428 429 408 354 372 345 344 314 339



635 645 679 677 659 666 627 596 668 625 619 640 563 572 591 602 568 573 576 567 588 556 549 602 520 526 530 508 529 476 493 438 444 438 386 364 386 348 337 318 338



133 136.8 140.7 144.5 148.4 152.3 156.1 160 163.8 167.7 171.5 175.4 179.2 183.1 186.9 190.8 194.6 198.5 202.3 206.2 210.1 213.9 217.8 221.6 225.5 229.3 233.2 237 240.9 244.7 248.6 252.4 256.3 260.1 264 267.9 271.7 275.6 279.4 283.3 287.1



1480 1490 1516 1426 1489 1521 1532 1596 1523 1560 1652 1642 1675 1774 1800 1768 1756 1808 1788 1832 1831 1770 1587 1681 1703 1603 1526 1660 1653 1543 1612 1484 1504 1541 1431 1467 1472 1441 1415 1333 1302



133 136.8 140.7 144.5 148.4 152.3 156.1 160 163.8 167.7 171.5 175.4 179.2 183.1 186.9 190.8 194.6 198.5 202.3 206.2 210.1 213.9 217.8 221.6 225.5 229.3 233.2 237 240.9 244.7 248.6 252.4 256.3 260.1 264 267.9 271.7 275.6 279.4 283.3 287.1



213 236 251 234 266 256 254 218 230 216 238 241 252 243 240 231 218 217 237 227 247 229 229 211 211 186 180 202 182 190 173 195 170 171 165 142 124 143 123 130 120



Laporan Praktikum Efek Compton | 6 Jihan Mutiara Fatiin UIN Syarif Hidayatullah Jakarta 2019



80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120



239 254 213 247 220 240 209 218 223 224 208 228 183 206 194 205 188 189 175 193 168 195 205 198 190 171 180 158 179 185 187 165 164 178 156 184 182 144 168 176 167



244 230 247 230 209 198 204 178 195 197 177 167 167 157 150 148 134 158 134 152 118 132 137 128 115 126 128 127 114 128 134 116 130 112 101 120 98 105 128 103 86



297 239 287 246 224 214 184 189 199 186 191 171 198 165 171 169 147 132 138 129 145 125 123 144 116 113 133 127 128 139 104 113 116 103 109 106 110 105 85 99 89



321 255 314 306 267 249 283 235 238 218 202 199 197 152 184 176 174 171 172 139 159 146 168 145 169 163 168 117 133 145 123 120 127 119 156 142 134 126 110 112 112



318 298 275 289 279 270 236 236 231 226 196 214 205 220 197 173 164 171 156 173 145 164 151 152 148 161 127 153 148 128 148 138 137 136 127 143 132 137 121 128 116



291 294.8 298.7 302.5 306.4 310.2 314.1 317.9 321.8 325.7 329.5 333.4 337.2 341.1 344.9 348.8 352.6 356.5 360.3 364.2 368 371.9 375.7 379.6 383.5 387.3 391.2 395 398.9 402.7 406.6 410.4 414.3 418.1 422 425.8 429.7 433.5 437.4 441.3 445.1



1398 1346 1388 1326 1330 1281 1272 1318 1285 1317 1326 1283 1284 1302 1314 1275 1317 1251 1281 1242 1236 1246 1286 1287 1241 1334 1310 1298 1268 1334 1290 1307 1298 1219 1326 1371 1294 1297 1292 1238 1157



291 294.8 298.7 302.5 306.4 310.2 314.1 317.9 321.8 325.7 329.5 333.4 337.2 341.1 344.9 348.8 352.6 356.5 360.3 364.2 368 371.9 375.7 379.6 383.5 387.3 391.2 395 398.9 402.7 406.6 410.4 414.3 418.1 422 425.8 429.7 433.5 437.4 441.3 445.1



121 106 107 101 114 112 91 83 91 95 78 79 70 70 70 79 59 74 66 59 58 62 58 81 64 62 60 72 56 69 58 65 60 62 56 53 60 60 55 40 45



Laporan Praktikum Efek Compton | 7 Jihan Mutiara Fatiin UIN Syarif Hidayatullah Jakarta 2019



121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161



137 161 148 139 139 125 125 133 127 125 124 127 104 99 99 117 103 100 99 107 83 106 99 95 95 99 115 88 93 87 84 91 78 95 92 90 106 114 96 115 137



119 97 112 103 92 99 81 89 91 87 76 75 74 65 73 91 70 86 81 72 72 73 62 61 62 77 67 82 72 68 60 77 55 83 87 56 63 76 87 69 74



114 81 104 95 79 88 90 92 75 80 71 76 94 87 79 80 83 65 85 81 85 66 65 63 76 86 62 67 71 58 59 57 72 67 60 73 65 73 74 75 77



109 131 119 111 115 99 98 107 108 104 113 81 99 97 81 99 94 95 89 75 99 78 69 96 81 79 82 72 84 79 76 83 87 83 93 95 81 103 98 78 101



120 116 131 120 127 93 108 92 98 113 87 104 93 97 102 96 83 72 88 94 74 92 95 73 86 76 96 74 66 103 97 70 82 68 97 94 86 69 90 106 104



449 452.8 456.7 460.5 464.4 468.2 472.1 475.9 479.8 483.6 487.5 491.3 495.2 499 502.9 506.8 510.6 514.5 518.3 522.2 526 529.9 533.7 537.6 541.4 545.3 549.1 553 556.8 560.7 564.6 568.4 572.3 576.1 580 583.8 587.7 591.5 595.4 599.2 603.1



1126 1085 1076 1055 1010 925 923 792 807 783 703 751 717 648 647 594 584 558 543 543 495 507 499 467 452 452 475 441 462 459 422 467 470 493 522 561 651 731 805 890 1060



449 452.8 456.7 460.5 464.4 468.2 472.1 475.9 479.8 483.6 487.5 491.3 495.2 499 502.9 506.8 510.6 514.5 518.3 522.2 526 529.9 533.7 537.6 541.4 545.3 549.1 553 556.8 560.7 564.6 568.4 572.3 576.1 580 583.8 587.7 591.5 595.4 599.2 603.1



67 53 44 60 55 46 44 39 41 45 45 40 43 43 33 41 37 50 52 41 47 33 29 37 38 42 48 46 40 35 34 37 37 49 49 36 42 34 54 42 48



Laporan Praktikum Efek Compton | 8 Jihan Mutiara Fatiin UIN Syarif Hidayatullah Jakarta 2019



162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202



145 149 171 139 189 212 185 226 214 266 242 239 256 236 285 229 250 220 223 194 191 163 148 154 118 107 111 113 88 70 77 75 81 60 57 59 46 48 54 37 49



82 88 98 84 89 98 94 125 111 95 115 139 117 139 125 142 122 143 139 108 108 102 118 87 92 98 96 99 70 73 70 69 55 44 56 45 48 69 32 34 39



82 77 89 84 98 88 99 108 121 121 118 126 128 128 127 139 128 118 133 133 118 109 120 94 143 97 74 85 78 62 74 54 72 52 56 45 40 46 40 39 36



95 94 107 109 124 111 136 125 154 153 140 169 182 153 178 181 170 156 161 157 148 161 144 119 129 109 101 116 100 100 79 84 73 68 72 68 46 41 52 45 54



95 88 98 117 127 121 121 139 126 159 169 161 182 159 159 182 162 167 190 157 157 139 149 144 132 133 124 125 106 107 67 78 70 81 70 63 59 70 58 61 47



606.9 610.8 614.6 618.5 622.4 626.2 630.1 633.9 637.8 641.6 645.5 649.3 653.2 657 660.9 664.7 668.6 672.4 676.3 680.2 684 687.9 691.7 695.6 699.4 703.3 707.1 711 714.8 718.7 722.5 726.4 730.2 734.1 738 741.8 745.7 749.5 753.4 757.2 761.1



1210 1413 1604 1885 1993 2287 2532 2805 2988 3168 3484 3590 3604 3717 3822 3755 3610 3391 3375 3154 3064 2778 2582 2333 2146 1987 1642 1622 1385 1281 1169 977 871 888 779 704 595 581 531 510 422



606.9 610.8 614.6 618.5 622.4 626.2 630.1 633.9 637.8 641.6 645.5 649.3 653.2 657 660.9 664.7 668.6 672.4 676.3 680.2 684 687.9 691.7 695.6 699.4 703.3 707.1 711 714.8 718.7 722.5 726.4 730.2 734.1 738 741.8 745.7 749.5 753.4 757.2 761.1



56 46 55 66 56 70 56 66 69 71 62 68 74 82 78 94 87 84 70 71 56 67 64 67 51 50 49 56 36 32 50 33 44 41 26 27 31 42 31 15 27



Laporan Praktikum Efek Compton | 9 Jihan Mutiara Fatiin UIN Syarif Hidayatullah Jakarta 2019



203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243



31 37 23 31 25 21 18 15 15 19 8 17 9 15 11 10 7 11 4 8 3 7 4 2 9 7 3 9 9 5 7 2 4 6 5 8 10 8 5 11 2



33 34 20 26 26 28 29 22 21 9 11 14 15 7 12 11 12 14 10 16 13 8 15 6 9 8 9 4 9 9 15 3 17 10 16 16 15 6 5 8 11



40 39 30 32 21 32 23 21 20 16 14 18 16 14 11 11 15 7 9 13 15 9 9 9 8 8 7 5 5 10 4 10 11 7 13 10 8 10 5 11 10



52 42 42 48 26 35 26 32 27 15 32 20 17 20 14 13 20 13 12 15 16 25 9 12 6 11 9 12 10 14 10 9 10 13 15 6 12 15 10 11 11



52 33 40 35 40 28 30 27 26 24 18 17 28 12 12 12 14 11 18 19 17 8 7 18 11 10 9 14 12 13 10 9 8 9 11 12 10 14 12 14 14



764.9 768.8 772.6 776.5 780.3 784.2 788 791.9 795.8 799.6 803.5 807.3 811.2 815 818.9 822.7 826.6 830.4 834.3 838.1 842 845.8 849.7 853.6 857.4 861.3 865.1 869 872.8 876.7 880.5 884.4 888.2 892.1 895.9 899.8 903.6 907.5 911.4 915.2 919.1



423 372 342 353 249 231 200 156 175 123 132 80 76 59 44 40 20 28 13 24 14 15 9 9 9 6 6 5 8 9 6 7 4 6 5 3 6 8 4 5 4



764.9 768.8 772.6 776.5 780.3 784.2 788 791.9 795.8 799.6 803.5 807.3 811.2 815 818.9 822.7 826.6 830.4 834.3 838.1 842 845.8 849.7 853.6 857.4 861.3 865.1 869 872.8 876.7 880.5 884.4 888.2 892.1 895.9 899.8 903.6 907.5 911.4 915.2 919.1



34 19 20 25 14 17 11 13 15 12 7 8 6 12 2 7 1 3 4 7 7 6 2 2 6 4 2 3 2 2 5 5 4 4 0 6 3 9 4 4 3



Laporan Praktikum Efek Compton | 10 Jihan Mutiara Fatiin UIN Syarif Hidayatullah Jakarta 2019



244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255



7 4 7 8 6 3 1 7 6 7 3 779



15 7 7 4 16 9 8 12 9 4 9 1047



4 3 11 6 8 7 4 6 8 9 13 1018



15 17 15 13 9 12 11 6 13 10 15 1281



14 15 18 10 14 8 6 13 15 8 11 1326



922.9 926.8 930.6 934.5 938.3 942.2 946 949.9 953.7 957.6 961.4 965.3



4 6 5 6 6 3 5 5 3 5 5 494



922.9 926.8 930.6 934.5 938.3 942.2 946 949.9 953.7 957.6 961.4 965.3



4 2 1 3 3 7 6 4 7 6 5 456



F. PENGOLAHAN DATA  Perbedaan



spektrum



langsung



dengan



spektrum



dengan



bahan



penghambur 𝑆=Su-St E=-17,3



E=-13,4



E=-9,6



𝑆=177-11



𝑆=2897-357



𝑆=5014-619



=166



=2540



=4395



 Energi Hamburan (E0)



Intensitas tertinggi pada selisih spektrum yaitu E0=-9,6



G. PEMBAHASAN Pada praktikum ini dilakukan percobaan mengenai efek Compton. Terdapat dua percobaan, yaitu kalibrasi energi pencacah sintilasi dan pengukuran kuanta r yang dihamburkan berdasrkan variasi sudut. Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan serta analisis data, diketahui terdapat hubungan antara besar sudut dengan energi foton. Ketika sudut 0°, energi fotonnya semakin besar, yaitu 1065,745 keV. Ketika diberikan sudut sebesar 30°, energi foton menjadi 767,07 keV. Selanjutnya, ketika sudut 45°, energi fotonnya meningkat menjadi 1065,745 keV. Ketika diberikan sudut pada arah datangnya foton, maka gelombang foton mengalami tumbukan. Jadi, ketika foton mengalami tumbukan, maka Laporan Praktikum Efek Compton | 11 Jihan Mutiara Fatiin UIN Syarif Hidayatullah Jakarta 2019



jumlah energi yang dimilikinya akan meningkat. Hal tersebut sesuai dengan data yang diperoleh. Lalu, berdasarkan data percobaan, diperoleh perbedaan spektrum langsung dengan spektrum dengan bahan penghambur. Intensitas tertinggi pada selisih spektrum yaitu sebesar 4395, yaitu ketika nilai E=-9,6. Berdasarkan praktikum yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa besar energi foton dipengaruhi oleh tumbukan yang terjadi.



H. KESIMPULAN 1.



Intensitas tertinggi pada selisih spektrum adalah sebesar 4395, yaitu saat E=-9,6



2.



Energi Foton terbesar yaitu ketika sudut yang dibentuk sebesar 45°, yaitu menghasilkan energi foton sebesar 1065,745 keV.



3.



I.



Terjadinya tumbukan mengakibatkan energi foton meningkat.



KRITIK DAN SARAN 1.



Praktikan harus membaca dan memahami materi sebelum melakukan praktikum.



2.



Praktikan harus mengetahui dan memahami prosedur pengambilan data agar meminimalisasi terjadinya kesalahan.



3.



Praktikan harus mengolah data secara teliti agar memperoleh hasil perhitungan yang akurat.



J.



DAFTAR PUSTAKA Wijatmo, Yusman. 2007. Fisika Modern. Yogyakarta: Pustaka Pelajar. Krane, Kenneth. 2001. Fisika Modern. Jakarta: Erlangga. Ronald, William. 2006. Teori dan Soal-soal Fisika Modern. Jakarta: PT. Gelora Aksara Pratama.



Laporan Praktikum Efek Compton | 12 Jihan Mutiara Fatiin UIN Syarif Hidayatullah Jakarta 2019