HAMBURAN DALAM PERSPEKTIF KLASIK DAN

KUANTUM

Oleh:

Fatimatuzzahroh 080810076

Pipit Dewi Nugrahini 080810117

Fina Nurul Aini 080810134

What is Scattering??

Dalam kamus Inggris-Indonesia, Scattering memiliki arti hamburan. Secara umum,

hamburan adalah suatu gejala fisika yang merupakan bentuk dari radiasi, contohnya

cahaya, bunyi atau partikel yang bergerak, dimana mereka dibelokkan dari lintasan

lurusnya oleh suatu ketidakseragaman medium yang terlokalisasi. Ketidakseragaman

medium yang dapat menyebabkan peristiwa hamburan disebut penghambur atau

pusat hamburan, contohnya, partikel, gelembung, tetesan, perubahan massa jenis

fluida, dan lain-lain.

Gejala hamburan ini banyak dimanfaatkan dalam sensing radar, ultrasonik dalam

bidang kesehatan, pembuatan bahan semikonduktor, pengawasan proses polimerisasi,

dan fenomena akustik, komunikasi dan komputasi.

Gejala hamburan ini dapat dijelaskan melalui tinjauan klasik maupun kuantum.

Classical Scattering

Salah satu contoh gejala hamburan dalam tinjauan klasik yang paling terkenal adalah

peristiwa hamburan Rutherford. Untuk mempermudah dan mempersingkat

penjelasan, kami akan langsung memaparkan peristiwa hamburan Rutherford untuk

menjelaskan gejala hamburan dalam tinjauan klasik.

Penjelasan peristiwa hamburan Rutherford berangkat dari model atom kue kismis

Thomson, yang menyatakan bahwa atom merupakan bola pejal bermuatan positif

seragam yang mengandung elektron, sehingga muatan total atom tetap netral. Pada

tahun 1911, Rutherford bersama dengan kedua muridnya, Geiger dan Marsden

melakukan eksperimen untuk membuktikan model atom Thomson. Rutherford

mengusulkan untuk menggunakan partikel alfa sebagai partikel yang ditembakkan ke

lempengan tipis emas (gold foil).

Jika model Thomson benar maka sebagian besar partikel alfa yang ditembakkan

akan dipantulkan atau dibelokkan. Namun hasil yang didapat oleh Rutherford dkk,

sebagian besar partikel diteruskan dan ada sedikit yang dibelokkan. Sehingga atom

bukanlah bola pejal karena sebagian besar partikel alfa diteruskan. Sebagian kecil

partikel alfa yang dibelokkan, sudut hamburannya ada yang kurang dari 10, ada yang

dihamburkan dengan sudut yang sangat besar, bahkan ada yang dipantulkan dengan

arah yang berlawanan dari arah semula.

Partikel alfa merupakan partikel berat yang memiliki massa sebesar 7000 kali

massa elektron dan kecepatannya 2 x 107 m/s. Supaya terjadi pembelokan maka

pastinya ada sebuah gaya yang kuat yang beraksi pada partikel alfa tersebut. Berdasar

dari eksperimen inilah, Rutherford mengusulkan sebuah model atom baru, yaitu

model atom planetarium.

Hamburan Rutherford

Untuk menjelaskan peristiwa hamburan partikel alfa, Rutherford memberikan

beberapa asumsi dasar untuk mempermudah perhitungan dan penjelasan, antara

lain:

Partikel alfa dan inti berukuran cukup kecil sehingga dapat dianggap

sebagai massa dan muatan titik.

Gaya yang terjadi karena interaksi partikel alfa dan inti atom hanya gaya

listrik tolak menolak (muatan partikel alfa dan inti positif).

Inti jauh lebih masif daripada partikel alfa, sehingga tidak bergerak ketika

terjadi interaksi.

Karena inti jauh lebih massif daripada partikel alfa, maka dia cenderung diam

ketika partikel alfa melewatinya, sehingga energi kinetik partikel alfa tetap

konstan yang membuat besar momentumnya juga konstan.

Quantum Scattering

Berangkat dari dualisme partikel gelombang yang dicetuskan oleh de Broglie, maka

tinjauan hamburan dalam kuantum tidak lagi sebagai partikel namun sebagai

gelombang.

Gambar 1. Gelombang hamburan; gelombang yang datang membentuk gelombang sferis

yang menyebar ke segala arah.

Gelombang bidang merambat dengan arah z yang berinteraksi dengan inti target dan

membentuk gelombang hamburan sferis. Pokok permasalahan ada pada amplitudo

hamburan, yang menyatakan probabilitas hamburan pada arah tertentu, dan terkait

dengan penampang lintang diferensial. Untuk menghitung amplitudo hamburan ini

digunakan dua teknik : analisis gelombang parsial dan pendekatan Born.

Karena gelombang terhambur ke arah radial, diasumsikan targetnya secara azimut

adalah simetri, sehingga fungsi gelombang yang digunakan adalah fungsi gelombang

sferis, lebih spesifik, fungsi harmonis sferis. Dengan menggunakan persamaan

Schrodinger radial dan menyelesaiakn solusinya, didapat amplitudo hamburan yang

mempertimbangkan suku real dan imajiner. Metode ini dapat disederhanakan dengan

hanya memperhitungkan pergeseran fasenya. Pergeseran fase ini mudah dipahami

secara matematis dan fisis, serta hanya memperhitungkan suku real saja. Pada

pendekatan Born, hal pertama yang dilakukan adalah membuat bentuk integral dari

persamaan Schrodinger dan yang ingin kita hitung adalah fungsi gelombang yang

terhambur jauh dari pusat hamburan.