Praktikum Virtual Mengamati Perilaku Tumbukan Foton dan ElektronPada Efek Compton dengan Simulasi Interaktif Melalui Tahapan Inkuiri fisika kuantum

Efek Compton

        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. Sinar-X digambarkan sebagai foton yang bertumbukan dengan elektron

Gambar 1. Efek Compton.

Elektron bebas yang diam menyerap sebagian energi foton sehingga bergerak ke arah membentuk sudut terhadap arah foton mula-mula.Foton yang menumbuk elektron terhambur dengan sudut θ terhadap arah semula dan panjang gelombangnya menjadi lebih besar. Perubahan panjang gelombang foton setelah terhambur dinyatakan sebagai berikut:

λ_f-λ_i=Δλ=h/(m_o c)(1-cos⁡〖θ)〗

m adalah massa diam elektron, c adalah kecepatan cahaya, dan h adalah konstanta Planck.

Karna objek pengamatan adalah elektron dan proton yang keduanya tidak bisa dilihat, maka untuk mempelajari perilaku kedua objek dapat menggunakan simulasi komputer.

Simulasi Fisika

    Definisi simulasi yang digunakan dalam pendidikan sains telah berevolusi sepanjang sejarah dan di sisi lain tetap sama. Lunetta dan Hofstein [18] hanya menyatakan bahwa "simulasi adalah proses berinteraksi dengan model yang mewakili realitas". de Jong dan van Joolingen [19] adalah yang pertama menyatakan secara eksplisit bahwa simulasi berjalan di komputer ketika mereka mendefinisikan simulasi komputer sebagai "program yang berisi model sistem (alami atau buatan; misalnya, peralatan) atau proses".Sementara akhirnya de Jong dan Lazonder [20]menggunakan definisi "program komputer yang meniru perilaku sistem nyata di mana siswa dapat bereksperimendengan mengubah nilai variabel input dan mengamati efek pada satu atau lebih variabel output".

Gambar 2. Skema percobaan yang dirancang secara virtual

    Foton terpancar dari x-ray tube kemudian bertumbukan dengan elektron bebas pada permukaan logam emas. Akibat tumbukan tersebut, elektron akan terpental dengan berbagai perubahan sudut begitupun dengan foton akan mengalami perubahan besaran. Perubahan besaran setelah tumbukan tersebut teramati dari detektor yang melingkupi rangkaian efek Compton. Berbagai fasilitas dapat digunakan dalam percobaan vitual ini, seperti keadaan foton dan elektron sebelum dan setelah tumbukan, perubahan sudut datang dan panjang gelombang foton untuk mengetahui hubungan antara panjang gelombang foton yang datang dengan sudut elektron setelah tumbukan dam hubungan antara panjang gelombang foton yang datang dengan panjang gelombang foton setelah tumbukan.

Pembelajaran Inkuiri (Penyelidikan)

        Sederhananya, pembelajaran berbasis penyelidikan adalah strategi    pendidikan di mana pelajar mengikuti prosedur dan praktik yang serupa dengan para ilmuwan. Pelajar diharapkan untuk secara aktif berpartisipasi dalam membangun pengetahuan dengan melakukan eksperimen yang didasarkan pada pertanyaan penelitian atau hipotesis [19,22]. Karena seluruh proses ilmiah sangat kompleks dari sudut pandang pedagogis, seringkali dibagi menjadi fase-fase yang lebih kecil dengan karakteristiknya masing-masing. Model siklus belajar 5E yang sering digunakan [23] mendaftar lima fase: Engagement, Exploration, Explanation, Elaboration and Evaluation.Untuk mensintesis kerangka kerja yang ada untuk pembelajaran berbasis inkuiri, Pedaste et al. melakukan tinjauan pustaka pada 60 artikel yang berhubungan dengan pembelajaran berbasis inkuiri

Download Lengkap Artikel (PDF)

        Tujuan pembelajaran untuk pembelajaran berbasis inkuiri dapat dikategorikan ke dalam tiga kategori [24] yaitu (1) belajar untuk melakukan penyelidikan (misalnya, belajar bagaimana merancang dan merencanakan eksperimen); (2) belajar tentang inkuiri (misalnya, bagaimana pengetahuan ilmiah dibangun); (3) belajar melalui penyelidikan (misalnya, pengetahuan konseptual)

      Kritik terhadap pembelajaran berbasis inkuiri berpendapat bahwa meminta pelajar untuk menemukan atau membangun pengetahuan ilmiah tidak efektif karena beban kognitifnya yang tinggi [25]. Kritik ini ditujukan untuk pembelajaran berbasis penyelidikan terarah di mana peran guru minimal, dan siswa tidak didukung dalam kegiatan belajar mereka. Karena siswa sering memiliki masalah dengan kegiatan yang terkait dengan pembelajaran berbasis inkuiri (seperti menghasilkan hipotesis, merancang eksperimen atau menafsirkan data), peserta didik perlu didukung dalam kegiatan ini. Inindukungan sering disebut scaffolding [26] atau panduan [20,27,28,29] . Dengan pelajar yang lebih muda dengan pengalaman yang lebih sedikit pada kegiatan ini, kebutuhan dukungan dapat lebih besar daripada dengan pembelajar yang lebih berpengalaman.

METODE PENELITIAN

        Studi ini termasuk penelitian eksperimen dengan metode inkuiri (penyelidikan) menggunakan simulasi komputer yang dikembangkan dan diadaptasi dari www.kcvs.ca.objek pengamatan adalah foton dan elektron sesaat sebelum dan setelah tumbukan. Hipotesis yang digunakan merupakan jawaban dari beberpat pertanyaa. Adapaun hipotesis daalm studi ini adalah: campuran yaitu Teori Dasar untuk menjawab pertanyaan berkaitan dengan kesesuaian penggunaan simulasi interaktif melalui model inkuiri terbimbing dari berbagai referensi. Metode kedua yaitu survey untuk mengkaji fenomena penggunaan teknologi dikalangan peserta didik dengan cara peserta didik diminta mengisi angket tentang penggunaan teknologi (1)Foton akan menumbuk elektron bebas yang diam kemudian keduanya bergerak; (2)Terjadi energi, frekusensi dan perubahan panjang gelombang foton; (3) Foton bergerak dengan kecepatan dan energi kinetik tertentu; (4) Pengaruh sangat kecil sehingga tidak ada pengaruh signifikan antara panjang gelombang foton sesaat sebelum tumbukan terhadap sudut elektron sesaat setelah tumbukan; (5) Panjang gelombang foton sesaat sebelum tumbukan sebanding dengan panjang gelombang sesaat sebelum tumbukan.