| SYAHRIR MUKAFAH

percobaan minyak milikan

Diposting oleh Unknown |

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Robert A. Milikan (1869 – 1953) melakukan percobaan dengan meneteskan minyak melalui dua plat logam dengan beda potensial yang dapat diatur sehingga gaya elektrolistrik mampu membuat tetes minyak berhenti. Pada eksperimen tersebut, jatuhan minyak akan mengalami percepatan kebawah yang disebabkan oleh gaya gravitasi dan pada saat yang sama gerak tetes minyak tersebut dihambat oleh gaya stokes. Sehingga akan terjadi keseimbangan gaya – gaya antara gaya gravitasi dan gaya listrik diantara dua plat konduktor tersebut.

Seorang ilmuwan berkebangsaan Jerman yaitu William Conrad Rontgen pada tahun 1895, berhasil menemukan sinar-x atau sinar rontgen. Penemuan sinar-x ini diilhami oleh percobaanpercobaan sebelumnya oleh J.J. Thompson dan Heinrich Hertz. Percobaan Thompson mengenai tabung katoda dan percobaan Hertz mengenai fotolistrik. Sinar x adalah pancaran gelombang elektromagnetik yang sejenis dengan gelombang listrik, radio, inframerah panas, cahaya, sinar gamma , sinar kosmik dan sinar ultraviolet tetapi dengan panjang gelombang yang sangat pendek

B. Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari makalah ini adalah :

1. Bagaimana percobaan milikan?

2. Apa yang dimaksud sinar x?

C. Tujuan

Adapun tujuan dari makalah ini adalah :

1. Mengetahui percobaan milikan.

2. Mengetahui maksud sinar x.

BAB II

PEMBAHASAN

A. PENEMUAN ELEKTRON

Percobaan tabung sinar katoda pertama kali dilakukan William Crookes (1875). Hasil eksperimennya adalah ditemukannya seberkas sinar yang muncul dari arah katoda menuju ke anoda yang disebut sinar katoda.

George Johnstone Stoney (1891) yang memberikan nama sinar katoda disebut “elektron”. Kelemahan dari Stoney tidak dapat menjelaskan pengertian atom dalam suatu unsur memiliki sifat yang sama sedangkan unsur yang berbeda akan memiliki sifat berbeda, padahal keduanya sama-sama memiliki elektron.

Antoine Henri Becquerel (1896) menentukan sinar yang dipancarkan dari unsur-unsur Radioaktif yang sifatnya mirip dengan elektron.

Joseph John Thomson (1897) melanjutkan eksperimen William Crookes yaitu pengaruh medan listrik dan medan magnet dalam tabung sinar katoda.

Gambar 1 Eksperimen J.J Thomson

Hasil percobaannya membuktikan bahwa ada partikel bermuatan negatif dalam suatu atom karena sinar tersebut dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik. berdasarkan besarnya simpangan sinar katode dalam medan listrik, Thomson dapat menentukan nisbah muatan terhadap massa (nilai e/m) dari partikel sinar katode sebesar 1.76 x 108 Coulomb/gram

B. PERCOBAAN MILIKAN

Gambar 2 : Robert Andrews Millikan (1909)

Setelah harga e/m untuk elektron diketahui dari eksperimen tabung sinar katoda, selanjutnya diperlukan percobaan lain untuk menentukannilai e dan m. Jika salah satu nilai tersebut diketahui maka nilai yang lain dapat ditentukan. Pada tahun 1909, Robert Andrews Millikan dapat memecahkan dilema tersebut melalui eksperimennya yaitu Eksperimen Tetes Millikan.

Percobaan tetes minyak milikan dilakukan sebagai berikut :

Gambar 3: Eksperimen Milikan

1. Dengan menggunakan alat penyemprot, minyak disemprotkan sehingga membentuk tetesan-tetesan kecil. Sebagian tetes minyak akan melewati lubang pada pelat atas dan jatuh karena tarikan grafitasi.

2. Dengan menggunakan teropong, diameter tetes minyak dapat ditentukan, sehingga massa minyak dapat diketahui

3. Radiasi sinar X akan mengionkan gas di dalam silinder. Ionisasi akan menghasilkan elektron. Elektron tersebut akan melekat pada tetes minyak, sehingga tetes minyak menjadi bermuatan listrik negatif. Ada yang menyerap satu,dua, atau lebih elektron. Jika pelat logam tidak diberi beda potansia, tetes-tetes minyak tetap jatuh karena pengaruh grafitasi

4. Jika pelat logam diberi beda potensial dengan pelat bawah sebagai kutub negatif, maka tetes minyak yang bermuatan negatif akan mengalami gaya tolak listrik. Sesuai dengan hukum coloumb, tetes minyak yang mengikat lebih banyak elektron akan tertolak lebih kuat. Pergerakan tetes minyak dapat menggunakan teropong. Dengan mengatur beda potensial, tetes minyak dibuat mengambang. dalam keadaan seperti itu berarti gaya tarik grafitasi sama dengan gaya tolak listrik

5. Melalui percobaan tersebut, Milikan menemukan bahwa muatan tetes-tetes minyak selalu merupakan kelipatan bulat dari suatu muatan tertentu, yaitu 1,602 x 10-19 coloumb. Millikan menyimpulkan bahwa muatan tersebut adalah muatan dari satu elektron. Perbedaan muatan antar tetesan terjadi karena satu tetesan dapat mengikat 1,2,3 atau lebih elektron.

Dengan telah diketahuinya muatan elektron, maka dapat ditentukan massa elektron (m) yaitu dengan membagi nisbah muatan terhadap massa (nilai e/m dari percobaan tabung sinar katoda) dengan muatan elektron.

Hasil percobaan Milikan dan Thomson diperoleh muatan elektron –1 dan massa elektron 0, sehingga elektron dapat dilambangkan (e)

Data Fisis Elektron :

e/m = 1.76 x 108 Coulomb/gram

e = 1.602 x 10-19 coulomb

maka massa elektron = 9.11 x 10-28 gram

Setelah penemuan elektron, maka teori Dalton yang mengatakan bahwa atom adalah partikel yang tak terbagi, tidak dapat diterima lagi. Pada tahun 1900, J.J Thomson mengajukan model atom yang menyerupai roti kismis. Menurut Thomson, atom terdiri dari materi bermuatan positif dan didalamnya tersebar elektron bagaikan kismis dalam roti kismis.

Gambar 4: Model Atom J.J Thomson

C. SINAR X

SInar x memiliki sifat antara lain :

1. Tidak dapat dilihat oleh mata, bergerak dalam lintasan lurus dan dapat mempengaruhi film topografi.

2. Daya tembusnya sangat tinggi

3. Dapat digunakan untuk membuat gambar bayangan sebuah objek pada film fotografi.

4. sinar-x merupakan gelombang elektromagnetik dengan energi E = hf.

5. Orde panjang gelombang sinar-x berada diantara panjang gelombang sinar gamma dan sinar ultraviolet.

Spektrum sinar-x dapat dibagi menjadi dua yang pertama adalah spectrum diskrit sedangkan yang kedua adalah spektrum kontinu. Spektrum diskrit diahasilkan oleh breaking radiation atau bremmstrahlung. Breaking radiation ini terjadi karena elektron yang berkecepatan tinggi dipengaruhi oleh gaya tarik inti atom, sehingga mengalami perlambatan. Perlambatan ini bias berlangsung secara tiba-tiba atau perlahan-lahan. Oleh karena itu energy sinar x yang dihasilkan akan mempunyai rentang yang sangat lebar. Spektrum kontinu ini sering juga disebut spektrum polikromatik. Sedangkan spektrum diskrit atau sering juga disebut sebagai spektrum monokromatik terjadi karena proses transisi eksitasi elektron. Misalnya saat elektron tereksitasi dari kulit K ke kulit L maka sinar x akan melepaskan energy yang berupa foton gelombang elektromagnetik yang biasa disebut sebagai sinar x karakteristik.

Gambar 5. Spektrum Sinar x

Ketika sinar x menumbuk suatu bahan, maka akan terjadi pengurangan intensitas dari sinar x yang disebut sebagai atenuasi. Ketika foton sinar x mengenai suatu bahan maka hal yang kemungkinan terjadi adalah foton diloloskan tanpa berinteraksi dengan bahan atau bias juga foton mengalami beberapa interaksi seperti :

1. Foton bias saja seluruhnya diserap oleh bahan (absorpsi fotoelektrik ) atau

2. Foton bias saja dihamburkan tanpa diserap (classical scatter) atau

3. Foton bias saja sebagian diserap dan sebagian lagi dihamburkan (hamburan Compton) atau

4. Foton dihamburkan dan sebagian atau seluruhnya diserap (pair production).

Lambert merumuskan beberapa parameter yang mempengaruhi atenuasi. Bila laju deteksi radiaso sebelum dan sesudah menumbuk bahan dapat dihitung maka, transmitansi didapatkan dengan membagi laju deteksi radiasi setelah menumbuk bahan dengan laju deteksi radiasi awal.

T = Rn/Ro..............................1

Penambahan ketebalan x sebesar dx akan mempengaruhi transmitansi T, yaitu T akan mengalami penurunan sebesar dT. Penurunan transmitansi akan mempunyai hubungan dengan penambahan ketebalan seperti pada persamaan di bawah

dT/T = -u dx.....................2

Dengan melakukan integrasi, dengan syarat batas T=1 untuk transmitansi, dan x=0 untuk ketebalan maka akan didapat hubungan

-ux

T = e.....................3

Atau

lnT = -ux.................4

Sehingga pada praktikum ini akan diamati pengaruh atenuasi terhadap ketebalan bahan, pengaruh atenuasi terhadap jenis absorber (bahan penyerap), dan pengaruh arus terhadap besarnya intensitas yang diamati oleh detektor.

BAB III

PENUTUP

A. SIMPULAN

Eksperimen tetes minyak milikan merupakan percobaan untuk menunjukkan bahwa muatan electron bersifat diskrit yaitu gaya ke bawah pada tetes milikan (percepatan ke bawah) akan terhambat oleh suatu gaya stokes (gaya penghambat). Hal tersebut dapat terjadi ketika minyak milikan jatuh ke udara yang selanjutnya akan mengalami percepatan ke bawah yang disebabkan oleh gaya gravitasi, sedangkan pada saat yang sama gerak tetes minyak tersebut dihambat oleh gaya stokes. Kecepatan tetes minyak milikan tersebut akan meningkat sampai tercapai kecepatan stasioner ketika gaya berat ke bawah sama dengan gaya stokes ke atas. Dengan demikian, dapat ditentukan sifat dasar dari muatan elektron dengan hubungannya pada bilangan avogadro. Sehingga dengan eksperimen ini dapat ditentukan nilai bilangan avogadro yang merupakan turunan lebih lanjut dari aplikasi hukum faraday yang memadukan antara gaya stokes dengan gaya gravitasi pada tingkatan elektron mikroskopis.

Sinar X ditemukan pertama kali oleh Rontgen pada tahun 1895 dan sampai saat ini memiliki banyak manfaat terutama dalam bidang kedokteran. Sinar X merupakan gelombang elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang yang berada diantara panjang gelombang sinar gamma dan sinar ultraviolet. Spektrum sinar X dapat dibagi dua yaitu spektrum kontinu yang dihasilkan karena ada peristiwa breaking radiation dan spektrum diskrit yang disebabkan oleh eksitasi elektron dari satu tingkat energy ke tingkat energy yang lain. Ketika sinar x menumbuk suatu bahan maka akan terjadi proses atenuasi atau berkurangnya intensitas dari sinar laser.

B. SARAN

Saya mengetahui bahawa makalah yang saya buat masih memiliki banyak kekurang jadi saya berharap kepada pembaca saran untuk menyempurnakan makalah yang saya buat. Semoga makalah ini bermanfaat bagi pembaca.

Daftar Pustaka

http://www.scribd.com/doc/30100417/EKSPERIMEN-FISIKA-TETES-MINYAK MILIKAN

www.slideshare.net/detal92/struktur-atomx

marisachintya.wordpress.com/kimia

jenny-fantasifisika.blogspot.com

Read User's Comments(0)

makalah eksperimen frank - hertz

Diposting oleh Unknown |

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pada tahun 1914 james franck dan gustav hertz melakukan eksperimen untuk menguji secara langsung hipotesis bohr yang menyebutkan bahwa energi atom itu terkuantisasi.Atom gas bertumbukan dengan elektron –elektron dan memperoleh energfi dari tumbukan hanya jika energi elektron melampaui ambang tertentu.Eksperimen ini menunujukkan secara langsung bahwa tingkat energi atomik memang ada dan tingkat – tingkat ini sama dengan tingkat – tingkat yang terdapat pada spektreum garis.

Teori atom Bohr memperkenalkan atom sebagai sejenis miniatur planit mengitari matahari, dengan elektron-elektron mengelilingi orbitnya sekitar bagian pokok, tapi dengan perbedaan yang sangat penting. Bilamana hukum-hukum fisika klasik mengatakan tentang perputaran orbit dalam segala ukuran, Bohr membuktikan bahwa elektron-elektrondalam sebuah atom hanya dapat berputar dalam orbitnya dalam ukuran spesifik tertentu. Atau dalam kalimat rumus lain : elektron-elektron yang mengitari bagian pokok berada pada tingkat energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi. Elektron dapat berpindah dari lapisan dalam ke lapisan luar jika menyerap energi. Sebaliknya,elektron akan berpindah dari lapisan luar ke lapisan lebih dalam dengan memancarkan energi.

Kemampuan teori Bohr yang menjelaskan spektrum dari hydrogen atom, yakni telah diketahui bahwa gas hydrogen jika dipanaskan pada tingkat kepanasan tinggi, akanmengeluarkan cahaya dari suatu frekuensi tertentu. Nilai terbesar teori Bohr tentang atomdari hipotesa sederhana tapi sanggup menjelaskan dengan ketetapan yang mengagumkan tentang gelombang panjang yang persis dari semua garis spektral (warna) yangdikeluarkan oleh hidrogen.

B. Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam pembuatan makalah ini adalah:

1. Jelaskan Deskripsi Eksperimen Frank dan Hertz?

2. Jelaskan Proses Eksperimen Frank dan Hertz?

C. Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah:

1. Mengetahui Deskripsi Eksperimen Frank dan Hertz.

2. Mengetahui proses Eksperimen Frank dan Hertz.

BAB II

PEMBAHASAN

A. Deskripsi

Sebuah atom dapat mengeksitasi ke tingkat energi di atas tingkat energi dasar yang menyebabkan atom tersebut memancarkan radiasi melalui dua cara. Salah satunya adalah tumbukan dengan partikel lain. Pada saat tumbukan, sebagian dari energi kinetik pada partikel akan diserap oleh atom. Atom yang tereksitasi dengan cara ini akan kembali ke tingkat dasar dalam waktu rata-rata 10^-8 detik dengan memancarkan satu foton atau lebih. Cara lainnya adalah dengan lecutan listrik dalam gas bertekanan rendah, sehingga timbul medan listrik yang mempercepat elektron dan ion atomic sampai energi kinetiknya cukup untuk mengeksitasi atom ketika terjadi tumbukan. Misalnya pada lampu neon dan uap air raksa, medan listrik kuat yang terpasang antara elektroda dalam tabung berisi gas menimbulkan emisi radiasi spektral karakteristik dari gas itu yang ternyata merupakan cahaya berwarna kemerah-merahan (dalam kasus neon) dan cahaya kebiru-biruan (dalam kasus uap air raksa) dalam percobaan ini menggunakan uap air raksa sebagai media.

Mekanisme eksitasi yang berbeda terpaut jika sebuh atom menyerap sebuah atom cahaya yang energinya cukup untuk menaikkan atom tersebut ke tingkat energi yang lebih tinggi. Jika cahaya putih yang mengandung semua panjang gelombang dilewatkan melalui gas hydrogen, foton dengan panjang gelombang yang bersesuaian dengan transisi antara tingkat energi yang bersangkutan akan diserap. Atom hidrogen yang tereksitasi yang ditimbulkannya akan memancarkan kembali energi yang eksitasinya hampir saat itu juga, tetapi foton keluar dalam arah yang rambang dengan hanya beberapa daya yang berarah sama dengan berkas semula dari cahaya putih tersebut. Jadi garis gelap dalam spektrum absorbsi tidak 100% hitam dan hanya terlihat hitam karena terjadi kontras dengan latar belakang yang terang. Garis yang seharusnya dalam spektrum absorbsi setiap unsur bersesuaian dengan garis pada spektrum emisi yang menyatakan transisi ke tingkat dasar yang cocok dengan hasil eksperimen (Beisser, 1992).

B. Eksperimen Frank dan Hertz

Pada tahun 1914 James Frank dan Gustav Hertz melaporkan energi yang hilang akibat elektron yang melewati uap mercury, dan adanya pancaran sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 254 nm. Kemudian percobaan Frank-Hertz ini dijadikan percobaan klasik untuk menjelaskaan teori kuantum (Leyboed, internet).

Gambaran sederhana mengenai percobaan ini adalah sebagai berikut:

”Dalam tabung elektron-elektron meninggalkan katoda karena dipanasi dengan sebuah filamen pemanas, semua elektron kemudiaan dipercepat menuju sebuah kisi oleh beda potensial yang diatur. Apabila energi elektron lebih besar dari pada V_o,yaitu tegangan perlambat kecil antara kisi dan plat katoda maka elektron dengan energi V eV (elekron volt) dapat menembus kisi dan jatuh pada plat anoda. Arus elektron yang mencapai plat anoda tersebut dapat diukur menggunakan ampermeter. Semakin banyak elektron yang mencapai anoda maka arus listriknya akan lebih besar. Atom-atom dalam tabung saling bertumbukan akan tetapi tidak ada energi yang dilepaskan dalam tumbukan ini. Jadi tumbukannya secara elastis sempurna. Dan untuk menghasilkan terjadinya pelepasan energi, maka atom mengalami transisi kesuatu keadaan eksitasi dan hal ini dapat dilakukan dengan cara tabung elektron diisi dengan gas hidrogen, maka elektron akan mengalami tumbukkan dan juga jika tegangan V dinaikkan lagi maka arus listriknya juga akan ikut naik”.

Pada percobaan ini menggunakan atom mercury atau raksa atau Hidrargium (⁸⁰Hg_200,6) mempunyai sifat-sifat fisis sebagai berikut :

1. Bersifat cair dan berwarna putih keperakan

2. Nonkunduktor

3. Logam yang tidak dapat ditempa

4. Tidak mengkilap

5. Titik didih pada 630 ^oK

6. Titik lebur pada 234 ^oK

Hydragyrum atau raksa mempunyai konfigurasi sebagai berikut :

1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f 6

Diagram tingkat-tingkat energi untuk air raksa. Dalam masing-masing tingkat eksitasi satu elektron terluar berada dalam keadaan dasar, dan pelambangan tingkat energi dalam diagram bersesuaian dengan elektron terluar (Beiser,1987).

Frank dan Hertz menembaki uap berbagai unsur dengan elektron yang energinya diketahui dengan memakai alat seperti yang terlihat pada gambar 2.1. perbedaan potensial kecil V_o dipasang diantara kisi dan keping pengumpul, sehingga setiap elektron yang mempunyai energi lebih besar dari harga minimum tertentu memberi kontribusi (sumbangan) pada arus i yang melalui ammeter. Ketika potensial pemercepat V bertambah, elektron yang datang pada keping bertambah banyak dan arus i naik (Gambar 2.2). Sehingga atom-atom dalam tabung saling bertumbukan akan tetapi tidak ada energi yang dilepaskan dalam tumbukan ini. Jadi tumbukannya secara elastis sempurna.

Lebih jelasnya lihat gambar 2.3.

Percobaan akan siap jika rangkaian terlebih dahulu sudah di set dan pipa lampu akan semakin panas dan temperatur oven juga akan sampai kira-kira 175° C dan memulai tegangan pada anoda untuk 0 V serta membuat Elektrometer Keithleuy yang skalanya harus diperhitungkan, lalu tegangan diturunkan sedikit demi sedikit sampai kita mendapatkan sinyal yang pasti pada elektrometer lalu catat tegangannya setelah itu tegangan anoda itu juga dinaikkan perlahan-lahan ( kenaikkan anoda maksimum 30 V ) maka elektrometer itu akan menangkap perubahannya secara lambat karena untuk memberikan waktu kepada reaksinya dan arus yang dipakai dari minimum sampai maksimum lalu catat tegangan yang disesuaikan dengan arusnya.

Percobaan Frank-Hertz adalah suatu eksperimen untuk menguji hipotesis Bohr. Neils Bohr telah mengembangkan kekurangan dari teori yang dikemukakan oleh Rutherford pada tahun 1913 melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen.

Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck yang diungkapkan dalam 4 postulat, yaitu:

a. Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.

b. Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.

c. Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke satu lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat yang besarnya sesuai dengan persamaan ΔE=hυ

d. Lintasan elektron yang dibolehkan memiliki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut.

Dengan demikian, stuktur atom berdasarkan model atom Bohr adalah elektron dapat berada di dalam lintasan-lintasan stasioner dengan energi tertentu. Dimana lintasan elektron dapat juga dianggap sebagai tingkat energi elektron. Meskipun model atom Bohr dapat menjelaskan kestabilan atom dan spektrum garis atom hidrogen, model atom Bohr tidak dapat digunakan untuk menentukan spektrum atom berelektron banyak. Jadi model atom Bohr tersebut memiliki kelebihan dapat menjelaskan bahwa atom terdiri dari beberapa kulit untuk tempat berpindahnya elektron. Sedangkan kelemahannya adalah tidak dapat menjelaskan efek zeeman dan efek strack.

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

1. Percobaan Frank-Hertz adalah suatu eksperimen untuk menguji hipotesis Bohr. Dimana, Neils Bohr telah mengembangkan kekurangan dari teori yang dikemukakan oleh Rutherford pada tahun 1913 melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen.

2. Percobaan Frank-Hertz mengggunakan sinar elektron yang dipercepat untuk mengukur besarnya energi eksitasi pertama pada atom gas mercury (Hg). Elektron yang dihasilkan dari proses termionik pada katoda akan dipercepat diantara katoda dan anoda, dalam tabung uap-Hg elektron tersebut akan mengalami tumbukan dengan atom hidrogen. Proses tumbukan yang terjadi meliputi tumbukan elstik dan non elastik.

B. Saran

Saya sadar dalam penyusunan makalah ini masih sangat jauh dari kesempurnaan, maka dari itu saran dan bimbingan dari para bapak ibu dosen selaku pembina, saya harapkan demi kesempurnaan karya penulis selanjutnya

DAFTAR PUSTAKA

Beiser, Arthur. 1987. Konsep Fisika Modern. Jakarta: Erlangga..

Krane, Kenneth. 1992. Fisika Modern. Jakarta: Universitas Indonesia.

Usuludin.1999. Fisika.Klaten:Intan Pariwara.

http://feryardi.blogspot.com/2011/08/percobaan-frank-hertz.htm

http://pelajarannihitarintopangrib.blogspot.com/2013/03/frank-hertz.html

http://cuphyt.blogspot.com/2011/04/percobaan-frank-hertz.html

http://nhingz-anwar.blogspot.com