Pendidikan Fisika: 2015

MODEL ATOM RUTHERFORD

Oleh :

NAMA : DEWI AGUSTINA

NIM : 4141121007

KELAS : FISIKA DIK A 2014

M. KULIAH : FISIKA MODERN

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MEDAN

TAHUN 2015

Kata Pengantar

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa karena atas segala limpahan rahmat dan hidayahnya sehingga kami dapat menyelesaikan penyusunan makalah ini dalam bentuk maupun isinya yang sangat sederhana. Semoga makalah ini dapat dipergunakan sebagai salah satu acuan, petunjuk maupun pedoman bagi pembaca.

Harapan kami semoga makalah ini dapat membantu menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, dan apabila terdapat kesalahan dalam penulisan diharapkan pembaca meberikan kritik dan saran sehingga kami dapat memperbaiki bentuk maupun isi makalah ini sehingga kedepannya dapat lebih baik.

Makalah ini kami akui masih banyak kekurangan karena pengalaman yang saya miliki sangat kurang. Oleh kerena itu saya harapkan kepada para pembaca untuk memberikan masukan-masukan yang bersifat membangun untuk kesempurnaan makalah ini.

Medan, Oktober 2015

DEWI AGUSTINA

Daftar Isi

Kata Pengantar...........................................................................................................

Daftar Isi....................................................................................................................

BAB I PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang.....................................................................................................

1.2.Rumusan Masalah................................................................................................

1.3.Tujuan..................................................................................................................

BAB II PEMBAHASAN

2.1. Perkembangan Model Atom Rutherford............................................................

2.2. Percobaan Rutherford.........................................................................................

2.3. Kelemahan dan Kelebihan Atom Rutherford.....................................................

2.4. Eksperimen Hamburan Rutherford.....................................................................

2.5. Sudut Hamburan Partikel Alpa...........................................................................

2.6. Rumus Hamburan Rutherford............................................................................

BAB III KESIMPULAN

3.1. Kesimpulan.........................................................................................................

Daftar Pustaka.........................................................................................................

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Dalam sehari-hari kita sering mendengar kata ‘atom’. Istilah atom berasal dari Bahasa Yunani (τομος/átomos, α-τεμνω), yang berarti tidak dapat dipotong ataupun sesuatu yang tidak dapat dibagi-bagi lagi disebut juga dengan partikel terkecil yang tidak dapat dibelah lagi. Dalam ilmu Kimia dan Fisika, atom adalah suatu satuan dasar materi, yang terdiri atas inti atom serta awan elektron bermuatan negatif yang mengelilinginya. Inti atom terdiri atas proton yang bermuatan positif, dan neutron yang bermuatan netral.

Konsep atom sebagai komponen yang tak dapat dibagi-bagi lagi pertama kali diajukan oleh para filsuf India dan Yunani. Pada abad ke-17 dan ke-18, para kimiawan meletakkan dasar-dasar pemikiran ini dengan menunjukkan bahwa zat-zat tertentu tidak dapat dibagi-bagi lebih jauh lagi menggunakan metode-metode kimia. Selama akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, para fisikawan berhasil menemukan struktur dan komponen-komponen subatom di dalam atom, membuktikan bahwa 'atom' tidaklah tak dapat dibagi-bagi lagi. Prinsip-prinsip mekanika kuantum yang digunakan para fisikawan kemudian berhasil memodelkan atom.

1.2.Rumusan Masalah

Dari latar belakang yang disebutkan di atas, Penulis menemukan permasalahan yang dirumuskan sebagai berikut :

1. Bagaimana perkembangan model atom Rutherford (spektrum atom hidrogen)?

1.3. Tujuan

1. Mengetahui perkembangan teori dasar atom?

2. Mengetahui spektrum atom hidrogen (model atom Rutherford)?

BAB II

PEMBAHASAN

2.1. Perkembangan Model Atom Rutherford

Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan ErnersmMasreden) melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas.

Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan.

Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.

Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesipulan beberapa berikut:

Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan.
Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.
Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.

Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.

Model atom Rutherford dapat digambarkan sebagai beriukut:

2.2. Percobaan Rutherford

Dari hasil percobaan kedua asistennya itu, Ernest Rutherford menafsirkan sebagai berikut.

a. Sebagian besar partikel sinar alfa dapat menembus pelat karena melalui daerah hampa.

b. Partikel alfa yang mendekati inti atom dibelokkan karena mengalami gaya tolak inti.

c. Partikel alfa yang menuju inti atom dipantulkan karena inti bermuatan positif dan sangat massif.

Beberapa tahun kemudian, yaitu tahun 1911, Ernest Rutherford mengungkapkan teori atom modern yang dikenal sebagai model atom Rutherford.

a. Atom tersusun dari:

· Inti atom yang bermuatan positif.

· Elektron-elektron yang bermuatan negatif dan mengelilingi inti.

b. Semua proton terkumpul dalam inti atom, dan menyebabkan inti atom bermuatan positif.

c. Sebagian besar volume atom merupakan ruang kosong. Hampir semua massa atom terpusat pada inti atom yang sangat kecil. Jari-jari atom sekitar 10^–10 m, sedangkan jari-jari inti atom sekitar 10^–15m.

d. Jumlah proton dalam inti sama dengan jumlah elektron yang mengelilingi inti, sedangkan atom bersifat netral.

2.3. Kelemahan dan Kelebihan Atom Rutherford

a. Kelemahan

Seperti halnya model atom pendahulunya, teori atom Rutherford memiliki kelemahan. Kelemahan utama terletak pada pergerakan elektron dalam mengelilingi inti atom.

Menurut Hukum Fisika Klasik dari Maxwell, jika suatu partikel yang bermuatan listrik bergerak melingkar akan mengemisikan energinya dalam bentuk cahaya yang mengakibatkan percepatan partikel semakin berkurang dan akhirnya diam. Dengan demikian, jika elektron yang bermuatan negatif bergerak melingkar (mengelilingi inti bermuatan positif) maka akan kehilangan energinya sehingga gerakan elektron akan berkurang, yang akhirnya akan jatuh ke inti.

Jadi, menurut Hukum Fisika Klasik, model atom Rutherford tidak stabil sebab elektron akan kehilangan energinya dan akan jatuh ke inti, pada akhirnya atom akan musnah. Akan tetapi, faktanya atom stabil.

Teori Rutherford banyak mendapat sanggahan, jika elektron bergerak mengelilingi inti, maka elektron akan melepaskan atau memancarkan energi sehingga energi yang dimiliki elektron lama-kelamaan akan berkurang dan menyebabkab lintasannya makin lama semakin kecil dan suatu saat elektron akan jatuh ke dalam inti. Teori Rutherford tidak dapat menjelaskan fenomena ini.

b. Kelebihan

Membuat hipotesa bahwa atom tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilingi inti.

2.4. Eksperimen Hamburan Rutherford

Geiger dan mersden menempatkan sebuah sampel pemancar radio aktif partikel – a dibelakang layar timbal yang diberi lubang kecil,sehingga menghasilkan berkas partikel - yang tajam ( terkolimasi ). Berkas ini diarahkan pada lempeng emas tipis. Partikel –a terhambur di deteksi dengan layar pendar ( fluoresensi ) zink sulfide ( ZnS ) yang dapat digerakkan dan diamati dengan mikroskop, seperti terlihat dalam gambar dibawah ini :

Schematic diagram of a particles scattered from atoms within thin gold foil

2.5. Sudut Hamburan Partikel Alpa

Dalam eksperimen hamburan partikel – a diatas terjadi interaksi antara muatan partikel –a (+2e) dan muatan atom sasaran (+Ze), Z : nomor atom.dalam hal ini dianggap bahwa : interaksi elektron atom tidak berperan ( dapat diabaikan ). Dan massa atom jauh lebih besar dari partikel –a, karenanya massa atom dianggap tidak bergeser ketika terjadi interaksi. Dengan demikian, hanya gaya Coloumb, yaitu gaya tolak – menolak antara partikel –a dan atom emas (keduanya bermuatan positif ) yang beraksi.

Tinjau partikel –a datang mendekati inti atom emas dengan jarak tegak lurus b, seperti pada gambar dibawah. Jarak b diukur dari inti atom bermuatan +Ze sampai I₁ yaitu garis asimptot dari arah datang partikel –a di x = - ~. Arah asimptot ini sama dengan arah p₁ , momentum partikel –a sebelum interaksi. Selain interaksi partikel –a terhambur menurut asimptot I₂, yaitu arah p₂. Sudut antara I₁ dan I₂ adalah sudut hamburan partikel –a sebesar a.