Telah Anda ketahui bahwa cahaya atau gelombang elektromagnetik yang menembus kaca, panjang gelombang dan frekuensinya setelah keluar dari kaca tidak mengalami perubahan. Dengan kata lain, gelombang itu tidak mengalami perubahan energi. Pernyataan ini kontradiktif dengan apa yang dialami oleh Compton. Pada 1923,
Compton melakukan percobaan dengan menjatuhkan sinar-X yang berasal dari bahan radioaktif pada lempengan tipis. Hasil pengamatannya menunjukkan bahwa setelah keluar dari lempengan gelombang elektromagnetik mengalami hamburan.
Terbukti panjang gelombang bertambah panjang. Hal itu dirasa aneh, karena teori klasik yang ada pada saat itu tidak dapat menjelaskan peristiwa tersebut. Untuk menjelaskan masalah itu, Compton menganggap foton (gelombang elektromagnetik) sebagai materi.
Karena dianggap sebagai materi, foton mempunyai momentum sehingga tumbukan antara foton sebagai materi dan elektron dalam lempengan berlaku hukum kekekalan momentum. Peristiwa itu dapat dijelaskan sebagai berikut.
Dengan persamaan kesetaraan energi-massa dari Einstein, diperoleh:
E = m . c2
E = mc . c = p . c
Mengingat energi foton Planck E = hf maka momentum foton dapat ditentukan:
Teori Gelombang De Broglie
Daftar Isi Artikel
Cahaya memiliki sifat kembar, yaitu sebagai gelombang sekaligus sebagai partikel (materi). Berangkat dari sifat kembar cahaya, Louise de Broglie berpikiran, apa salahnya jika materi (partikel) juga memiliki sifat gelombang.
Dalam rangka menindaklanjuti pikirannya itu, de Broglie membuat hipotesis bahwa partikel elektron juga mempunyai sifat gelombang. Untuk membuktikan hipotesisnya itu, de Broglie mencari hubungan antara ciri khas besaran gelombang, yaitu panjang gelombang dan besaran partikel, yaitu momentum. Mengingat momentum foton
Suatu hipotesis tidak dapat diterima sebagai teori sebelum dibuktikan dengan eksperimen. Untuk itu, pada 1927 Davisson dan Genner melakukan eksperimen untuk membuktikan hipotesis Louise de Broglie itu.
Untuk membuktikan hipotesis tersebut dibuat suatu alat yang dapat menunjukkan gejala adanya gelombang, dalam hal ini difraksi. Pada percobaan difraksi cahaya digunakan kisi difraksi biasa.
Namun, pada percobaan Davisson-Genner, materi yang digunakan adalah elektron dan sebagai kisinya digunakan kisi yang lebarnya kira-kira sama dengan panjang gelombang elektron yang digunakan (panjang gelombang de Broglie). Jika sebuah electron yang dipercepat dengan tegangan 54 volt dijatuhkan pada kisi dari kristal nikel,
diperoleh pola difraksi yang tepat sama dengan teori yang diramalkan oleh de Broglie. Dalam hal ini, energi kinetik elektron sama dengan energi potensial listrik.
Hasil perhitungan di atas menunjukkan bahwa orde panjang gelombang de Broglie sama dengan jarak antaratom dalam kristal. Hasil percobaan yang dilakukan oleh Devisson dan Genner menggunakan partikel elektron menunjukkan pola difraksi yang tepat sama dengan pola difraksi sinar-X pada panjang gelombang yang sama. Dengan demikian, partikel seperti elektron juga dapat menunjukkan sifat gelombang seperti yang diramalkan de Broglie.
Analisa Mikroskop Elektron
Berdasarkan sifat gelombang elektron bahwa elektron dapat digunakan untuk melihat benda yang sangat kecil. Maka, para ilmuwan mem buat mikroskop elektron. Saat ini mikroskop elektron merupakan suatu alat penelitian yang sangat penting.
Coba Anda perhatikan gamabr dismaping yang menggambarkan fitur mikroskop elektron. Elektron dari filament yang di panas kan (electron gun) dipercepat oleh beda potensial yang besar. Berkas electron dibuat sejajar dan difokuskan oleh magnet yang didesain khusus yang berfungsi sebagai lensa (biasa disebut lensa magnetik).
Energi elektron sebesar 100 keV mampu menghasilkan panjang gelombang kira-kira 0,004 nm. Elektron ini mengenai sasaran (target) yang dibuat sangat tipis dengan tujuan agar berkas yang dihantarkan tidak diperlambat atau dihamburkan terlalu banyak. Setelah mengenai target, elektron kemudian difokuskan oleh lensa magnetik kedua yang ekuivalen dengan lensa objektif dalam mikroskop biasa.
