Model Atom Thomson Model Atom Rutherford

243 Fisika SMAMA XII positif sebesar dua kali muatan elektron. Partikel alpha mem- punyai daya tembus yang cukup kuat untuk melalui plat logam yang sangat tipis. Dalam percobaannya, Rutherford me- nembakkan partikel alpha dengan sasaran target lempengan tipis emas, seperti gambar di bawah ini : Berdasarkan hasil percobaan diharapkan semua partikel alpha menembus lurus lempengan emas, akan tetapi dalam hasil pengamatan diperoleh ada partikel alpha yang dibelokkan bahkan ada yang dibelokkan dengan sudut antara 90 o sampai 180 o . Hal terakhir yang tidak cocok dengan model atom Thomson. Rutherford mengukur sudut-sudut hamburan partikel alpha dengan teliti. Bila muatan positif tidak menyebar, tetapi mengumpul pada suatu tempat dalam tiap-tiap atom, maka berdasarkan hukum Coulomb sudut penyimpangan akan berkisar antara 5 o sampai 150 o . Berarti gejala pemantulan kembali partikel alpha tersebut ditolak oleh suatu konsentrasi muatan positif dalam atom terjadi gaya tolakan karena muatannya sejenis. Berdasarkan hasil percobaannya ini kemudian Ruther- ford menyusun model atomnya yang secara garis besar adalah sebagai berikut : 1. Pada atom muatan positif dan sebagian besar massa atom terpusat pada suatu titik, yaitu di tengah-tengah atom yang kemudian disebut inti atom. 2. Sebagian besar ruangan dalam atom merupakan ruang kosong, yang ditunjukkan oleh banyaknya partikel alpa yang diteruskan dalam percobaan Rutherford. 3. Di luar inti pada jarak relatif jauh, elektron bergerak me- ngelilingi inti dalam lintasan-lintasan seperti planet-planet mengitari matahari dalam sistim tata surya. Partikel alpha Atom target lempengan tipis emas Inti Atom Gambar 8.2 Percobaan hamburan partikel- D oleh Rutherford Gambar 8.3 Lintasan partikel alpha partikel alpha Fisika SMAMA XII 244 Meskipun model atom Rutherford lebih baik dari model atom Thomson, tetapi model atom Rutherford memiliki kelemahan-kelemahan yaitu sebagai berikut. a. Model atom Rutherford tidak bisa menjelaskan tentang kestabilan atom. Berdasarkan hukum Coulomb antara elektron dan inti mengalami gaya Coulomb yang berfungsi sebagai gaya sentripetal sehingga mengalami percepatan. Menurut teori Maxwell percepatan muatan listrik akan memancarkan gelombang elektromagnetik, sehingga energi elektron total elektron E akan semakin berkurang dan jari-jari orbitnya akan semakin mengecil sehingga lintasan elektron berbentuk spiral yang me- nunjukkan ketidakstabilan inti atom. b. Model atom Rutherford tidak mampu menjelaskan terjadinya spektrum garis yang merupakan ciri dari atom gas yang berpijar, yang seharusnya menurut teori atom Rutherford karena elektron memiliki gerakan spiral maka spektrum yang dihasilkan merupakan spektrum yang kontinu tetapi kenyataannya spektrum diskontinu. Meskipun perbandingan antara muatan dan massa elektron sudah ditemukan dari eksperimen J.J. Thomson, akan tetapi besarnya muatan elektron pada saat itu belum diketahui. Penemuan muatan elektron pertama kali dikemukakan oleh Robert A Millikan pada tahun 1909 dengan percobaannya yang lebih dikenal dengan nama percobaan tetes minyak . Dari hasil percobaan tetes minyak Millikan inilah berhasil dihitung muatan elektron adalah e = 1,602192 × 10 -19 C sering dibulatkan menjadi 1,6 × 10 -19 C dan massa elektron m = 9,109543 × 10 -31 kg sering dibulatkan 9,11 × 10 -31 kg. Sekarang menjadi tugas kalian untuk mencari buku-buku referensi atau dari internet tentang percobaan tetes minyak Millikan tersebut Buatlah ringkasannya secara tertulis dan laporkan kepada guru fisika di kelasmu

D. Spektrum Atom Hidrogen

Apabila suatu zat dipanaskan secara terus-menerus, maka zat ini akan memancarkan cahaya dengan bentuk spektrum yang kontinu. Pemancaran radiasi cahaya pada zat ini disebab- kan oleh getaran atom-atom penyusun zat. Gambar 8.4 Lintasan spiral elektron elektron _ + Life Skills : Kecakapan Personal 245 Fisika SMAMA XII Akan tetapi jika suatu gas yang berada dalam tabung gas bertekanan rendah diberi beda potensial tinggi Seperti Gambar 8.5 maka gas akan memancarkan spektrum diskontinu, yang berarti gas hanya memancarkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu. Kita akan mempelajari spektrum yang dipancarkan oleh atom yang paling sederhana, yaitu hidrogen. Gas hidrogen ditempatkan pada tabung lucutan gas, jika tabung lucutan gas ini diberi tegangan tinggi sehingga terjadi lucutan muatan listrik. Gas hidrogen menjadi bercahaya dan memancarkan cahaya merah kebiru-biruan. Apabila diamati dengan spektrograf alat untuk menyelidiki spektrum cahaya, pada pelat film terdapat garis cahaya, di mana satu garis cahaya menampilkan sebuah panjang gelombang yang dipancarkan cahaya dari sumber cahaya. Berdasarkan hasil pengamatan tentang spektrum atom hidrogen, Balmer menemukan empat spektrum garis pada cahaya tampak yaitu pada 410,2 nm, 434,1 nm, 486,2 nm, dan 656,3 nm yang ternyata cocok menggunakan perhitungan dengan rumus sebagai berikut : .... 8.1 di mana untuk n A = 2 dan n B = 3, 4, dan 5 dengan : O = panjang gelombang yang dipancarkan R = Konstanta Rydberg = 1,097 × 10 7 m -1 Deret-deret spektrum garis yang memenuhi persamaan tersebut disebut deret Balmer yang terletak pada daerah cahaya tampak. Akan tetapi tidak hanya deret Balmer saja yang di- temukan dalam atom hidrogen, ada deret yang lainnya, yaitu deret Lyman spektrum pada daerah sinar ultraviolet, Paschen spektrum pada daerah sinar infra merah I, Brackett spektrum pada daerah sinar infra merah II dan Pfund spektrum yang terletak pada daerah sinar infra merah III. Kelima deret tersebut dapat ditampilkan dengan rumus-rumus sederhana sebagai berikut : 1. Deret Lyman : untuk n A = 1 dan n B = 2, 3, 4, 5, 6 … dst 2. Deret Balmer : untuk n A = 2 dan n B = 3, 4, 5, 6 … dst 3. Deret Paschen : untuk n A = 3 dan n B = 4, 5, 6, 7 … dst 4. Deret Braket : untuk n A = 4 dan n B = 5, 6, 7, 8, … dst 5. Deret Pfund : untuk n A = 5 dan n B = 6, 7, 8 … dst Gambar 8.5 Tabung pelucutan gas katoda anoda Beda potensial tegangan tinggi