Perbedaan Utama – Efek Fotolistrik vs Efek Compton
Efek fotolistrik dan efek Compton adalah dua jenis interaksi antara cahaya dan materi. Kedua efek menunjukkan sifat partikel gelombang elektromagnetik . Efek fotolistrik dijelaskan oleh Albert Einstein. Efek Compton diamati dan dijelaskan oleh Arthur Compton. Dalam efek fotolistrik, seluruh energy foton datang diperoleh oleh satu elektron tetapi, dalam efek Compton, foton datang hanya mentransfer sebagian energynya ke elektron . Efek fotolistrik adalah fenomena energy rendah, dan foton yang berinteraksi menghilang tepat setelah mereka mengirimkan energynya ke elektron. Efek Compton, di sisi lain, adalah fenomena energy menengah, dan foton yang berinteraksi dihamburkan oleh elektron . Inilah Perbedaan yang menonjol antara Efek Fotolistrik dan Efek Compton.
Yang perlu anda ketahui tentang Efek Fotolistrik
Efek fotolistrik adalah efek di mana elektron yang terikat lemah dalam logam dikeluarkan dari material ketika radiasi elektromagnetik berinteraksi dengan elektron tersebut. Elektron yang dikeluarkan dikenal sebagai fotoelektron. Ada beberapa pengamatan eksperimental penting yang relevan dengan efek fotolistrik. Beberapa dari mereka adalah;
- Energi kinetik maksimum fotoelektron (untuk bahan tertentu) hanya bergantung pada frekuensi cahaya.
- Energi kinetik fotoelektron tidak bergantung pada intensitas
- Ada frekuensi ambang (cut-off frequency) yang tergantung pada bahannya. Frekuensi cahaya di bawah frekuensi ambang tidak dapat menghasilkan fotoelektron.
- Jumlah fotoelektron yang dihasilkan dalam proses sebanding dengan intensitas cahaya; semakin tinggi intensitasnya, semakin tinggi jumlah fotoelektron.
- Fotoelektron dikeluarkan segera setelah bahan disinari.
Teori klasik elektromagnetisme tidak dapat menjelaskan pengamatan eksperimental di atas (kecuali pengamatan keempat). Jadi, Albert Einstein mengembangkan teori revolusioner untuk menjelaskan efek fotolistrik. Dia menggunakan ide kuantisasi radiasi elektromagnetik dalam teorinya. Menurut teorinya, cahaya terdiri dari paket energy atau kuanta energy yang disebut foton. Mereka diserap atau diproduksi sebagai unit paket energy. Sederhananya, paket energy fraksional tidak ada. Energi (E) yang terkait dengan foton diberikan oleh; E= hf dimana, h = konstanta Planck dan f = Frekuensi gelombang elektromagnetik.
Teorinya menunjukkan bahwa energy foton sepenuhnya diperoleh oleh satu elektron dalam logam. Elektron menghabiskan sejumlah energy (fungsi kerja material) untuk membebaskan diri dari ikatannya dalam material. Elektron keluar dari bahan sebagai elektron yang dibebaskan yang disebut fotoelektron. Biasanya, elektron kehilangan sejumlah energynya karena interaksi dengan elektron lain di sekitarnya dalam perjalanannya. Energi elektron yang tersisa muncul sebagai energy kinetiknya. Namun, energy dilestarikan dalam prosesnya. Jadi, kekekalan energy memberikan hubungan antara frekuensi foton datang dan energy kinetik fotoelektron. Hal ini dapat dinyatakan sebagai; hf = + (KE) dimana, = fungsi kerja material dan energy kinetik KE- dari fotoelektron.
Teori efek fotolistrik Einstein memecahkan salah satu masalah yang menantang dalam fisika. Menurut teorinya, efek fotolistrik menunjukkan sifat partikel dari gelombang elektromagnetik.
Yang perlu anda ketahui tentang Efek Compton?
Efek Compton adalah hamburan inelastis dari foton berenergy tinggi oleh elektron terikat longgar atau partikel bermuatan bebas. Dalam efek ini, foton mentransfer sebagian energy dan momentumnya ke partikel bermuatan. Jadi, energy foton yang dihasilkan lebih kecil daripada energy foton yang datang. Panjang gelombang foton yang tersebar lebih tinggi daripada foton yang datang karena energy yang terkait dengan foton berbanding terbalik dengan panjang gelombang foton. Partikel bermuatan yang berinteraksi dengan foton memperoleh sebagian energy dan momentum foton dan mundur. Namun, baik energy dan momentum sistem adalah kekal dalam proses.
Efek Compton diamati oleh Arthur Compton, dan efeknya dinamai menurut namanya. Compton mengembangkan model teoretis untuk menjelaskan efek Compton dan akhirnya, dia dapat memperoleh hubungan matematis antara perubahan panjang gelombang dan sudut hamburan foton. Persamaannya dapat dinyatakan sebagai, λ = – λ 0 = h/mc (1 – cosθ)
di mana,
– Perubahan panjang gelombang,
– Panjang gelombang foton yang tersebar,
0 – Panjang gelombang foton datang,
Sudut hamburan,
m- Massa elektron,
h- konstanta Planck dan,
Konstanta tersebut dikenal sebagai panjang gelombang Compton elektron . Itu sama dengan 2,43 10 -12 m. Sudut hamburan (0 0 < < 180 0 ) adalah sudut melalui mana foton dibelokkan. Jadi, pergeseran panjang gelombang menjadi nol ketika sudut hamburan adalah 0 0 . Di sisi lain, pergeseran panjang gelombang menjadi dua kali panjang gelombang Compton elektron (Nilai maksimum pergeseran panjang gelombang) ketika sudut hamburan adalah 180 0 .
Efek Compton adalah contoh yang baik dari sifat partikel gelombang elektromagnetik. Teori elektromagnetik klasik tidak dapat menjelaskan efek Compton atau hamburan inelastis dari radiasi elektromagnetik. Namun, teori klasik dapat menjelaskan hamburan elastis radiasi elektromagnetik yang dikenal sebagai hamburan Thomson (Low-energy Compton scattering).
Dalam efek Compton, pergeseran panjang gelombang fraksional untuk foton berenergy rendah (cahaya tampak, Inframerah, dll.) sangat kecil. Jadi, biasanya, efek Compton hanya penting untuk foton energy menengah seperti foton sinar-X atau sinar gamma .
Perbedaan Antara Efek Fotolistrik dan Efek Compton
Fenomena:
Efek fotoelektrik: Efek fotolistrik adalah fenomena energy rendah.
Efek Compton: Efek Compton adalah fenomena energy menengah.
Energi:
Efek fotolistrik: Foton memberikan jumlah energy totalnya ke satu elektron.
Efek Compton: Foton mentransfer sebagian energynya ke elektron tunggal.
Penjelasan Teoritis Pertama:
Efek fotolistrik: Efek fotolistrik dijelaskan oleh Albert Einstein.
Efek Compton: Efek Compton dijelaskan oleh Arthur Compton.
Nasib Foton setelah interaksi:
Efek fotoelektrik: Foton menghilang setelah interaksi.
Efek Compton: Panjang gelombang foton yang tersebar lebih tinggi daripada foton yang datang.
Gambar Courtesy:
“Gambar 1” (CC BY-SA 3.0) melalui Commons Wikimedia
“Gambar 2” oleh JabberWok di Wikipedia bahasa Inggris (CC BY-SA 3.0) melalui Commons Wikimedia
