Arthur Compton - Penemu Efek Compton

Arthur Compton

Lahir: Arthur Holly Compton 10 September, 1892 Wooster, Ohio, USA

Meninggal: 15 Maret 1962 (umur 69) Berkeley, California , USA

Kebangsaan: AS

Bidang: Fisika

Lembaga:

Washington University di St Louis

University of Chicago University of Minnesota

Alma mater:

College of Wooster

Princeton University

Penasihat Doktor:

Hereward L. Cooke

Doktor siswa:

Luis Walter Alvarez

Winston H. Bostick

Robert S. Shankland

Joyce A. Bearden

Dikenal:

Compton effect

Compton length

Compton scattering

Compton wavelength

Compton shift

Penghargaan terkemuka:

Hadiah Nobel untuk Fisika (1927)

Franklin Medal (1940)

Arthur Holly Compton adalah seorang fisikawan Amerika yang memenangkan Hadiah Nobel dalam Fisika pada tahun 1927 atas sumbangannya dalam penemuan sebuah efek yang dinamai menurut namanya (efek Compton). Ia juga dikenal karena kepemimpinannya di Manhattan Project 's Metallurgical Laboratory. Ia menjabat sebagai Kanselir dari Washington University di St Louis 1945-1953.

Pada tahun 1919, Compton mendapat beasiswa untuk belajar di luar negeri dari Dewan Riset Nasional Beasiswa. Dia memilih untuk mengenyam pendidikan di Cambridge University 's Cavendish Laboratory di Inggris, di sana ia mempelajari hamburan dan penyerapan dari sinar gamma. Penelitian lebih lanjut di sepanjang garis-garis ini menyebabkan penemuan efek Compton, yang menunjukkan partikel sifat radiasi elektromagnetik . Itu adalah penemuan sensasional pada waktu itu, untuk sifat gelombang cahaya telah baik ditunjukkan, tetapi gagasan bahwa cahaya dapat memiliki sifat ganda tidak mudah diterima.

Selama Perang Dunia II , Compton merupakan tokoh kunci dalam Proyek Manhattan yang mengembangkan senjata nuklirpertama. Pada tahun 1942 ia menjadi kepala Laboratorium Metalurgi, yang bertanggung jawab untuk memproduksi reaktor nuklir untuk mengubah uranium menjadi plutonium, mencari cara untuk memisahkan plutonium dari uranium dan untuk merancang bom atom.
Compton mengawasi Enrico Fermi dari Chicago Pile-1, reaktor nuklir pertama, yang sempat kritis pada 2 Desember 1942. The Metallurgical Laboratory juga bertanggung jawab untuk desain dan operasi dari X-10 Graphite Reactor di Oak Ridge, Tennessee .
Plutonium mulai diproduksi di Hanford Site reaktor pada tahun 1945. Setelah perang, Compton menjadi Kanselir Washington University di St Louis.

Kehidupan awal

Arthur Compton lahir di Wooster, Ohio pada tahun 1892 dari pasangan Elias dan Otelia Catherine (née Augspurger) Compton. Mereka adalah keluarga akademik. Elias adalah dekan Universitas Wooster (kemudian The College of Wooster.

Pada awalnya Compton tertarik pada astronomi, dan mengambil foto Komet Halley pada tahun 1910. Sekitar tahun 1913, Compton menggambarkan sebuah eksperimen, dia meneliti gerakan air dalam tabung yang melingkar, hal tersebut menunjukkan rotasi bumi. Dia lulus dari Wooster tahun itu dengan gelar Bachelor of Science. Kemudian ia masuk masuk Princeton, di sana ia menerima gelar Master of Arts gelar pada tahun 1914. Dia kemudian belajar untuk gelar PhD dalam fisika di bawah pengawasan Hereward L. Cooke, menulis disertasi tentang "Intensitas refleksi sinar-X, dan distribusi elektron dalam atom ". Ia meraih gelar PhD pada tahun 1916.

Profesor fisika - Compton kembali ke Amerika Serikat, di sana ia diangkat sebagai Profesor Fisika, dan Kepala Departemen Fisika di Washington University di St Louis pada tahun 1920. Pada tahun 1923 ia pindah ke Universitas Chicago sebagai Profesor Fisika, di sana ia tinggal selama 22 tahun.

Efek Compton

Efek Compton

Pada tahun 1922, ia menemukan bahwa jika seberkas sinar-X ditembakkan ke sebuah elektron bebas yang diam, sinar-X akan mengalami perubahan panjang gelombang dimana panjang gelombang sinar-X menjadi lebih besar. Gejala ini dikenal sebagai " Efek Compton " atau " hamburan Compton ".

Pada efek fotolistrik (Einstein mendapatkan nobel sebagai penemu efek fotolistrik tahun 1905), 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 sebutan foton. Pandangan cahaya sebagai foton diperkuat lagi melalui gejala yang dikenal sebagai efek Compton.

Pada tahun 1923, Compton menerbitkan makalah di Physical Review yang menjelaskan pergeseran sinar-X. Sinar-X digambarkan sebagai foton yang bertumbukan dengan elektron (seperti halnya dua bola bilyar yang bertumbukan). Elektron bebas yang diam menyerap sebagian energi foton sehingga bergerak ke arah membentuk sudut terhadap arah foton mula-mula. Foton yang menumbuk elektron pun terhambur dengan sudut θ terhadap arah semula dan panjang gelombangnya menjadi lebih besar. Perubahan panjang gelombang foton setelah terhambur dinyatakan sebagai:

$\ Lambda '- \ lambda = \ frac {h} {} m_e c (1 - \ cos {\ theta}),$

$\ Lambda$ adalah panjang gelombang awal,

$\ Lambda '$ adalah panjang gelombang setelah hamburan,

$h$ adalah konstanta Planck ,

$m_e$ adalah massa diam elektron ,

$c$ adalah kecepatan cahaya , dan

$\ Theta$ adalah sudut hamburan.

Jumlah ^h / _{m e c} dikenal sebagai panjang gelombang Compton elektron; itu sama dengan 2,43 × 10 ^-12 m. Panjang gelombang pergeseran λ '-. Λ terletak antara nol (untuk θ = 0 °) dan dua kali panjang gelombang Compton elektron (untukθ = 180 °)

Compton menemukan bahwa beberapa sinar-X tidak mengalami pergeseran panjang gelombang meskipun tersebar melalui sudut besar; di masing-masing kasus foton gagal untuk mengeluarkan sebuah elektron. Dengan demikian besarnya pergeseran ini tidak terkait dengan panjang gelombang Compton elektron, tetapi untuk panjang gelombang Compton seluruh atom, yang bisa ke atas dari 10.000 kali lebih kecil.

Dalam penelitiannya tersebut Compton memperoleh Penghargaan Nobel dalam Fisika pada tahun 1927.

Sinar-X

Compton meneliti efek dari sinar-X pada natrium dan klorin inti dalam garam . Dia juga menggunakan sinar-X untuk menyelidiki ferromagnetism, menyimpulkan bahwa itu adalah hasil dari penyelarasan elektron berputar.Pada tahun 1926, ia menjadi konsultan untuk Departemen Lamp di General Electric. Pada tahun 1934, ia kembali ke Inggris sebagai Eastman.

Buku pertama Compton, X-Rays dan Elektron, diterbitkan pada tahun 1926.

Sinar kosmik

Pada awal 1930-an, Compton telah menjadi tertarik pada sinar kosmik . Pada saat itu, keberadaan sinar kosmik dikenal tapi asal usul dan sifatnya tetap spekulatif. Kehadiran sinar kosmik dapat dideteksi menggunakan bola "bom" yang berisi udara terkompresi atau gas argon dan pengukuran konduktivitas listriknya. Perjalanan ke Eropa, India, Meksiko, Peru dan Australia memberi Compton kesempatan untuk mengukur sinar kosmik pada ketinggian yang berbeda dan lintang. Seiring dengan kelompok lain yang melakukan observasi di seluruh dunia, mereka menemukan bahwa sinar kosmik adalah 15 persen lebih intens di kutub daripada di khatulistiwa. Compton menghubungkan hal ini dengan efek sinar kosmik yang terdiri dari partikel bermuatan.

Manhattan Project

Pada bulan April 1941, Vannevar Bush , kepala masa perang Komite Pertahanan Nasional Penelitian (NDRC), membentuk sebuah komite khusus yang dipimpin oleh Compton untuk melaporkan program uranium NDRC. Laporan Compton, yang disampaikan Mei 1941, meramalkan prospek pengembangan senjata radiologi, propulsi nuklir untuk kapal, dan senjata nuklir menggunakan uranium-235 atau baru ditemukan plutonium. Pada bulan Oktober ia menulis laporan lain pada kepraktisan sebuah bom atom. Untuk laporan ini, ia bekerja dengan Enrico Fermi perhitungan dari massa kritis uranium-235, konservatif memperkirakan hal itu terjadi antara 20 kilogram (44 pon) dan 2 ton (2,0 ton panjang, 2,2 ton singkat). Dia juga membahas prospek untuk pengayaan uranium dengan Harold Urey , berbicara dengan Eugene Wigner tentang bagaimana plutonium mungkin dihasilkan dalam reaktor nuklir, dan dengan Robert Serber tentang bagaimana plutonium yang dihasilkan dalam reaktor dapat dipisahkan dari uranium. Laporannya, disampaikan pada bulan November, menyatakan bahwa bom itu layak, meskipun ia lebih konservatif tentang kekuatan destruktif dibanding Mark Oliphant dan rekan Inggris-nya.

Filsafat

Compton adalah salah satu dari segelintir ilmuwan dan filsuf untuk mengusulkan model dua tahap kehendak bebas . Lainnya termasuk William James , Henri Poincaré , Karl Popper , Henry Margenau , dan Daniel Dennett . [37] Pada tahun 1931, Compton memperjuangkan ide kebebasan manusia berdasarkan ketidakpastian kuantum dan menemukan gagasan amplifikasi peristiwa kuantum mikroskopik untuk membawa kesempatan ke dunia makroskopik. Dalam mekanisme agak aneh, ia membayangkan batang dinamit melekat pada amplifier-nya, mengantisipasi Schrödinger kucing paradoks, yang diterbitkan pada tahun 1935.

Kematian

Compton meninggal di Berkeley, California karena pendarahan otak pada tanggal 15 Maret 1962. Ia meninggalkan seorang istri dan anak-anak. Ia dimakamkan di Pemakaman Wooster di Wooster, Ohio. (Wikipedia)