Sinar Katode dan Model Atom Thomson

Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 2 134 Model Atom Thomson Gambar 8.3 Model atom Thomson Thomson mengajukan hipotesis bahwa atom merupakan bola homogen bermuatan positif dengan elektron yang bermuatan negatif tersebar di dalamnya. Perhatikan gambar 8.3 di samping Model atom yang diajukan Thomson menyerupai kue kismis, sehingga model atom Thomson dikenal sebagai model atom kue kismis.

C. Model Atom Rutherford

Model atom Thomson masih memerlukan pengujian secara eksperimental. Pada tahun 1911 Hans William Geiger dan Ernest Marsden di bawah pengawasan Ernest Rutherford melakukan percobaan hamburan sinar alfa untuk menguji kebenaran hipotesis Thomson. Mereka menggunakan pemancar partikel alfa di belakang layar timbal yang berlubang kecil sehingga dihasilkan berkas partikel alfa yang tajam. Berkas ini diarahkan pada selaput emas tipis. Pada sisi lain dipasang layar berlapis seng sulfida ZnS yang dapat berpendar bila tertumbuk partikel alfa. Perhatikan gambar 8.4 berikut Sebaiknya Tahu Ernest Rutherford lahir di Selandia Baru pada tahun 1871. Ia mendapatkan peng- hargaan hadiah Nobel di bidang kimia pada tahun 1919. Penemuannya yang penting adalah mengenai hamburan sinar alfa oleh selaput logam, serta pelu- ruhan inti nitrogen menjadi inti oksigen dengan mele- paskan proton. Gambar 8.5 Ernest Rutherford Rep. www .atomicar chive.com Detektor Gambar 8.4 Bagan percobaan partikel alfa yang dilakukan oleh Geiger dan Marsden Sumber partikel alfa T Partikel alfa Layar berlapis ZnS Selaput emas Kolimator timbal Jika model atom Thomson benar maka partikel alfa akan mudah menembus atom-atom bahan selaput emas. Hasil eksprimen tersebut menunjukkan bahwa sebagian partikel alfa dihamburkan dengan sudut hamburan yang cukup besar, bahkan ada yang terpantul. Sebagian besar partikel alfa lainnya diteruskan tanpa hamburan. Hasil ini menunjukkan bahwa model atom Thomson tidak benar. Berdasarkan hasil percobaan tersebut Rutherford mengemukakan model atom lain. Rutherford menyatakan bahwa atom terdiri atas inti bermuatan positif dan elektron yang bergerak mengelilinginya. Model atom Rutherford ditunjukkan pada gambar 8.6 di samping. R Gambar 8.6 Model atom Rutherford + - Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 2 135 Gambar 8.7 Pendekatan fisika klasik untuk menen- tukan kecepatan elektron F c F e r + - Ada dua kelemahan pada model atom Rutherford meskipun Rutherford dapat menjelaskan hasil percobaannya. 1. Rutherford menyatakan bahwa elektron bergerak mengelilingi inti atom. Berdasarkan teori elektrodinamika elektron seharusnya memancarkan gelombang elektromagnetik. Akibatnya elektron kehilangan energi sehingga lintasannya semakin lama semakin kecil dan akhirnya menempel pada inti. Kenyataannya elektron tidak pernah jatuh ke inti. 2. Rutherford tidak dapat menjelaskan spektrum atom hidrogen yang bersifat diskret. Menurut teori Rutherford, spektrum atom seharusnya bersifat kontinu.

D. Model Atom Bohr

Pada tahun 1913 Neils Bohr 1885–1962 mengemukakan model atom yang memadukan konsep fisika klasik seperti yang dikemukakan oleh Rutherford dengan konsep mekanika kuantum Planck dan Einstein. Neils Bohr mengemukakan bahwa atom ternyata menyerupai sistem tata surya mini dengan elektron-elektron mengitari inti atom seperti planet mengitari matahari. Jika sistem tata surya tidak runtuh karena tarikan gravitasi antara matahari dengan tiap planet maka atom juga tidak runtuh karena gaya elektrostatik gaya Coulomb antara inti dan tiap elektron. Model atom yang dikemukakan Bohr dilandasi oleh dua postulat. 1. Elektron dapat mengelilingi inti tanpa harus memancarkan gelombang elektromagnetik jika berada dalam orbit yang memiliki kelipatan bulat panjang gelombang elektron. Kita tinjau elektron yang berada pada orbit di sekitar inti hidrogen. Perhatikan gambar 8.7 di samping Kecepatan elektron pada orbit kita dekati dengan konsep fisika klasik berikut. F sentripetal = F coulomb SH mv e r r 2 2 2 1 = 4 SH e v mr 2 2 = 4 SH e v mr = 4 . . . 8.1 Panjang gelombang elektron menurut De Broglie adalah: O h mv = . . . 8.2 Dengan memasukkan persamaan 8.1 ke persamaan 8.2 serta memasukkan jari-jari lintasan elektron atom hidrogen sebesar 5,3 . 10 –11 m kita peroleh: Model Atom Rutherford v