Thursday 15 May 2014

Published Thursday, May 15, 2014 by with 0 comment

Percobaan Frank Heartz



Teori kuantum muncul karena teori fisika klasik tidak mampu memecahkan permasalahan pada saat itu dalam membahas benda-benda berukuran mikro, interaksi materi dan energi, kapasitas panas zat padat dan lain-lain. Masalah utama yang tidak terpecahkan oleh para fisikawan pada massa itu sampai abad 19 adalah masalah radiasi benda hitam. Yang sukar diperoleh para fisikawan pada saat itu adalah menemukan teori yang cocok untuk menjelaskan lengkung kurve radiasi benda hitam kalau hanya menggunakan hukum-hukum dan kaedah-kaedah fisika klasik yang telah diketahui. Untuk mendapatkan teori yang cocok ternyata orang harus merombak pemikirannya tentang kosep energi khususnya energi radiasi. Keyakinan lama tentang energi bernilai malar (kontinu) dirombak menjadi keyakinan baru yang menyatakan bahwa energi bernilai diskret. Disinilah pertama kalinya muncul konsep pengkuantuman energi. [1]
Teori Kuantum lama memperkenalkan besaran-besaran fisika, seperti energi merupakan besaran diskrit bukan besaran kontinu seperti halnya dibahas dalam mekanika klasik. Teori kuantum lama diawali oleh hipotesa Planck yang menyatakan bahwa energi yang dipancarkan oleh sumber (berupa osilator) bersifat kuanta/diskrit karena hanya bergantung pada frekuensinya bukan pada amplitudo seperti dalam mekanika klasik dimana besaran amplitudo tidak terbatas (kontinu). Pada tahun 1900 Max-Planck merumuskan besaran energi yang bersifat diskrit dalam merumuskan energi yang dipancarkan oleh benda hitam yaitu :[2]
E = nhf [2].
Teori klasik tak mengenal konsep kuantisasi suatu besaran. Teori klasik beranggapan bahwa semua besaran fisis bersifat kontinyu. Model atom yang dikemukakan oleh Bohr menentang anggapan ini dengan memasukkan kuantisasi momentum sudut. Akibatnya diperoleh aras-aras tenaga elektron pada atom.[3]
Gambar Tingkatan Energi [4]
Menurut Niels Bohr elektron dapat berpindah dari tingkat energi lebih rendah ke tingkat energi lebih tinggi. Elektron yang memiliki tingkat energi terendah, berada pada lintasan yang terdekat dengan inti.
Mengapa tingkat energi terendah berada paling dekat dengan inti? Inti atom yang bermuatan positip, memiliki daya tarik terhadap elektron yang bermuatan negatip. Akibatnya, elektron-elektron di setiap lintasan selalu mengelilingi inti. Elektron yang tingkat energinya terendah, paling mudah ditarik oleh inti. [5]



Model Atom Bohr
Untuk mengatasi kelemahan Teori Rutherford, Bohr merumuskan dalam Postulat Bohr :
  1. Atom hidrogen terdiri dari elektron yang bergerak mengelilingi inti dengan orbit berbentuk lingkaran, gerak elektron yang dipengaruhi oleh gaya Coulomb sesuai dengan kaidah mekanika klasik.
  2. Orbit elektron dalam atom hidrogen yang mantap hanyalah yang momentum sudut (L) yang merupakan kelipatan dari tetapan Planck L=nh    n=1,2,3,……
  3. Dalam orbit mantap, elektron dalam geraknya mengelilingi inti tidak memancarkan energi gelombang elektromagnetik. à E tidak berubah
  4. Apabila elektron dalam orbit mantap dengan energi Ei pindah ke orbit mantap lainnya Ef akan dipancarkan energi elektromagnetik dengan frekuensi [3]
 


Model atom Bohr mengemukakan bahwa atom terdiri dari inti berukuran sangat kecil dan bermuatan positif dikelilingi oleh elektron bermuatan negatif yang mempunyai orbit.[6]
Gambar 1. Model Atom Bohr[7]
Tidak seperti teori atom Dalton maupun teori atom Rutherford, keunggulan teori atom Bohr dapat menjelaskan tetapan Rydberg untuk garis spektra emisi hidrogen. Itulah salah satu kelebihan teori atom Niels Bohr.
Model atom Bohr berbentuk seperti tata surya, dengan elektron yang berada di lintasan peredaran (orbit) mengelilingi inti bermuatan positif yang ukurannya sangat kecil. Gaya gravitasi pada tata surya secara matematis dapat diilustrasikan sebagai gaya Coulomb antara nukleus (inti) yang bermuatan positif dengan elektron bermuatan negatif.
[6]

Walaupun dinilai sudah revolusioner, tetapi masih ditemukan kelemahan teori atom Bohr yaitu: 
  1. Melanggar asas ketidakpastian Heisenberg karena elektron mempunyai jari-jari dan lintasan yang telah diketahui.
  2. Model atom Bohr mempunyai nilai momentum sudut lintasan ground state yang salah.
  3. Lemahnya penjelasan tentang prediksi spektra atom yang lebih besar.
  4. Tidak dapat memprediksi intensitas relatif garis spektra.
  5. Model atom Bohr tidak dapat menjelaskan struktur garis spektra yang baik.
  6. Tidak dapat menjelaskan efek Zeeman.

Efek Franck Hertz
Teori klasik tak mengenal konsep kuantisasi suatu besaran. Teori klasik beranggapan bahwa semua besaran fisis bersifat kontinyu. Model atom yang dikemukakan oleh Bohr menentang anggapan ini dengan memasukkan kuantisasi momentum sudut. Akibatnya diperoleh aras-aras tenaga elektron pada atom. Adanya aras-aras tenaga tersebut dibuktikan dengan eksperimen Franck-Hertz. Susunan alatnya sebagaimana disajikan oleh gambar : [3]

Eksitasi elektron atom dari keadaaan dasar ke keadaan tereksitasi dapat terjadi  karena adanya serapan tenaga kinetik elektron yang menumbuk atom gas Neon di dalam tabung Frenck-Hertz. Bila tenaga kinetik elektron sama dengan tenaga ionisasi atom Neon, maka elektron-elektron dapat mengionkan atom-atom gas tersebut. Gejala ionisasi ini ditandai oleh meningkatnya kuat arus anoda secara drastis. [8]
Dalam eksperimen ini, tenaga elektron Te terkait dengan beda potensial V melalui Te = eV. Arus i diukur untuk berbagai nilai V. Terlihat dari hasil eksperimen bahwa pada potensial V tertentu saja terjadi penurunan kuat arus i. Artinya, hanya untuk tenaga elektron tertentu saja terjadinya penurunan kuat arus. Karena penurunan kuat arus berarti terjadinya penyerapan tenaga elektron, maka hal ini menandakan bahwa penyerapan tenaga elektron-lektron oleh atom-atom gas bersifat diskret. [3]
Energi eksitasi atom (Neon) merupakan perkalian antara tegangan eksitasi atom (Ve) dengan muatan elektron (e) [8]
Energi ini digunakan untuk memancarkan foton yang memiliki panjang gelombang λ, yang terkait dengan persamaan energi foton. [8]



DAFTAR PUSTAKA

[1]   Suki Fisika. 2011. Kuantum. http://sukifisikapasca.blogspot.com/2011/11 /kuantum.html. Diakses pada 18 maret 2014 jam 12:06.
[2]   Chua Charly. 2012. Fisika Modern. http://mizwar007.blogspot.com/2012/ 02/makalah-fisika-modern-definisi-konsep.html. diakses pada 18 Maret 2014 jam 11 : 53.
[3]   Akugak butuh eksis. 2012. Pengantar Teori Kuantum. http://akugak butuheksis.files.wordpress.com/2012/01/chapter-12a-pengantar-teori-kuan tum.pdf. diakses pada 18 maret jam 14:34.
[4]   Kartawidjaja, Mariah. 2013. Fisika Modern. Slide Fisika Modern. Unpad : Sumedang.
[5]   Etna. 2011.Mengapa elektron dapat tereksitasi. http://etnarufiati.guru-indonesia.net/artikel_detail-10310.html. diakses pada 18 maret jam 16:17.
[6]   Winarto, Dwi. 2013. Teori Atom Bohr. http://www.ilmukimia.org /2013/01/teori-atom-bohr.html. Diakses pada 18 maret jam 19:17.
[7]   Model Atom Bohr. http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2007 /Vika%20Susanti/bohr.html. Diakses pada 18 maret jam 19:17.
 


    email this

0 comments:

Post a Comment