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 :
- 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.
- Orbit elektron dalam atom hidrogen yang mantap hanyalah yang momentum sudut (L) yang merupakan kelipatan dari tetapan Planck L=nh n=1,2,3,……
- Dalam orbit mantap, elektron dalam geraknya mengelilingi inti tidak memancarkan energi gelombang elektromagnetik. Ã E tidak berubah
- 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]
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:
- Melanggar asas ketidakpastian Heisenberg karena elektron mempunyai jari-jari dan lintasan yang telah diketahui.
- Model atom Bohr mempunyai nilai momentum sudut lintasan ground state yang salah.
- Lemahnya penjelasan tentang prediksi spektra atom yang lebih besar.
- Tidak dapat memprediksi intensitas relatif garis spektra.
- Model atom Bohr tidak dapat menjelaskan struktur garis spektra yang baik.
- 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.
[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.
0 comments:
Post a Comment