semoga bermanfaat

Tugas Fisika Atom (A’an Zahrotul Walidah)

Percobaan Minyak Milikan

Seorang ilmuwan Amerika, Robert  A. Milikan (1869-1953) melakukan eksperimen yang bertujuan untuk mencari harga muatan yang  paling kecil menggunakan tetesan minyak , sehingga percobaan Milikan ini dikenal sebagai percobaan tetes-minyak (oil-drop).  Percobaan ini berawal dari :

Gb.1 R.A. Milikan

sebuah pernyataan Benyamin Franklin bahwa muatan sejenis tolak-menolak sedangkan muatan berbeda jenis saling tarik-menarik (Anonim, 2011). Kemudian dilanjutkan dengan eksperimen Faraday tentang elektrolisis,yaitu jika arus listrik searah dialirkan ke dalam suatu larutan elektrolit, mengakibatkan perubahan kimia dalam larutan tersebut (Anonim,2011). Lalu percobaan tabung sinar katoda pertama kali dilakukan William Crookes (1875). Hasil eksperimennya adalah ditemukannya seberkas sinar yang muncul dari arah katoda menuju ke anoda yang disebut sinar katoda.

Gb.2 Percobaan sinar katode Thomson

Tidak berhenti sampai di Crookes, George Johnstone Stoney (1891) kemudian yang memberikan nama sinar katoda disebut “elektron”, Stoney juga memberi pernyataan bahwa materi tersususn dari kumpulan banyak muatan, dimana partikel terkecil pembawa muatan listrik adalah elektron. Kelemahan dari Stoney tidak dapat menjelaskan pengertian atom dalam suatu unsur memiliki sifat yang sama sedangkan unsur yang berbeda akan memiliki sifat berbeda, padahal keduanya sama-sama memiliki elektron. Pada tahun 1896, Antoine Henri Becquerel menentukan sinar dari unsur-unsur Radioaktif yang sifatnya mirip dengan elektron (Anonim,2011). Tidak berhenti sampai disana, lalu seorang ilmuwan Goldstein mampu menemukan bahwa pada tabung bertekanan rendah yang dihubungkan dengan potensial tinggi akan menimbulkan efek warna, dan ia menamai tabung tersebut sebagai “tabung Plucker” sebagai wujud bakti pada gurunya (Hanny, 2012).

Gb.3 Model atom Thomson

Joseph John Thomson (1897) melanjutkan eksperimen ilmuwan sebelumnya yaitu pengaruh medan listrik dan medan magnet dalam tabung sinar katoda. Gambar disamping merupakan model atom yang diungkapkan oleh J.J. Thompson dalam memperinci model atom Dalton. Berdasarkan eksperimen sinar katoda dan sinar kanal dapat disimpulkan bahwa atom mengandung sejumlah partikel elektron yang bermuatan listrik negatif, tetapi secara keseluruhan atom bersifat kelistrikan netral, sehingga Thomson menggambarkan elektron sebagai kismis di dalam roti proton, sehingga model ini diberi nama model roti kismis (plum-pudding). Hasil percobaannya juga membuktikan bahwa ada partikel bermuatan negatif dalam suatu atom karena sinar tersebut dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik. Thomson menyimpulkan bahwa sinar katoda sebagai sebagai arus partikel yang bermuatan negative, yang dinamakan electron. Berdasarkan besarnya simpangan sinar katode dalam medan listrik, Thomson dapat menentukan nisbah muatan terhadap massa (nilai e/m) dar partikel katode yaitu sebesar :

Setelah harga e/m untuk elektron diketahui dari eksperimen tabung sinar katoda, selanjutnya diperlukan percobaan lain untuk menentukan nilai e dan m. Pada tahun 1909, Robert Andrews Millikan melakukan eksperimen Tetes Millikan untuk mengetahui nilai muatan elektron tersebut ( Anonim, 2008)

Muatan elektron diukur lebih seksama oleh Robert Millikan dalam Percobaan tetesan minyak dengan menggunakan medan listrik untuk mencegah tetesan minyak bermuatan jatuh sebagai akibat dari gravitasi. Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini dapat mengukur muatan listrik dari 1–150 ion dengan batas kesalahan kurang dari 0,3%. Milikan menngunakan minyak dalam eksperimennya karena tetesan minyak lebih stabil daripada tetesan air dan laju penguapan minyak yang lebih lambat, sehingga lebih cocok digunakan untuk percobaan dalam periode waktu yang lama.

Gb.4  Percobaan  minyak Milikan

Mekanisme umum dari percobaan Milikan adalah kedua plat  dipisahkan sejauh 1 cm. Sebuah Atomiser A menyemprotkan minyak ke dalam ruang melalui bagian atas plat. Kemudian sinar-X E dilewatkan di antara plat horizontal. Sinar-X tersebut menyebabkan molukul-molekul udara terionisasi sehingga tetes minyak menjadi bermuatan negatif. Plat kemudian diberi muatan sehingga timbul beda potensial. Pada saat plat yang atas positif dan yang bawah negatif, disana tetes minyak dikenai gaya keatas. Pada saat tetes minyak dalam keadaan seimbang (gaya listrik sebanding dengan gaya gravitasi) berlaku :   dimana q = jumlah muatan negatif pada tetes minyak, V = beda    potensial kedua plat, d = jarak pisah antar plat, m = massa tetes minyak, dan g = percepatan gravitasi. (Fery, 2011)

Prinsip yang digunakan pada percobaan milikan adalah pengaruh gaya gravitasi dan gaya listrik pada partikel bermuatan (tetesan minyak). Tetesan minyak yang dihamburkan dalam ruang pengamatan dipengarahi oleh medan listrik, medan listrik sendiri yaitu efek yang ditimbulkan oleh keberadaan muatan listrik, seperti elektron, ion, atau proton dalam ruangan di sekitarnya. Medan listrik tersebut ditimbulkan dari beda potensial antara elektroda positif (atas) dan elektroda negatif (bawah) yang diberikan pada pelat kondensator. Pada saat gaya gravitasi sama dengan gaya listrik maka tetesan minyak tersebut akan mengambang. Tetesan minyak dalam medan listrik dipengaruhi oleh beberapa gaya yaitu gaya berat, gaya Stokes yang merupakan gaya penghambat, gaya dorong dan gaya elektrostatis.
Percobaan ini menggunakan dua metode yaitu metode statis (keseimbangan) dan metode dinamis. Untuk metode keseimbangan, karena tetesan minyak tersebut merupakan partikel bermuatan, sehingga setelah tegangannya dihilangkan maka tetesan minyak tersebut akan turun atau jatuh pada saat tetesan minyak tersebut jatuh, laju tetesan minyak tersebut nol. Dengan demikian gaya yang bekerja pada tetesan minyak tersebut hanya gaya berat atau gaya gravitasi dan gaya dorong yang arahnya berlawanan dengan gaya berat. Kemudian tetesan minyak akan mengalami resultan gaya ke bawah. Oleh karena itu, tetesan minyak akan mengalami percepatan sehingga kecepatannya bertambah. Seiring dengan bertambahnya kecepatan, gaya Stokes akan membesar dan pada suatu ketika akan terjadi keseimbangan antara ketiga gaya tersebut, resultan ketiga gaya tersebut nol. Oleh karena itu kecepatan tetesan minyak tersebut akan konstan.(Raden, 2009)

Pengamatan kemudian dilakukan dan hasilnya menunjukkan bahwa muatan yang tercatat selalu merupakan kelipatan dari 1,602 × 10^-19 coulomb. Milikan akhirnya menginterpretasikan bahwa bilangan ini adalah muatan elektron dari sebuah elektron yaitu -1.602x10-19 Coulomb. Hal ini juga menguatkan pernyataan J.J. Thomson bahwa terdapat elektron yang bermuatan negatif yang mengisi bagian dari atom.(Ridho, 2011)

               

Refrensi (diakses pada 31 Maret 2012

Anonim. 2008. Atom. http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2008/VERA%20N%20MUTIARA_0601918/thomson.html.

Anonim. 2011. atom menurut Benjamin Franklin. http://www.artikelbagus.com/2011/08/listrik-statis-muatan-listrik.html

Anonim. 2011. Hukum Faraday. http://www.pustakasekolah.com/hukum-faraday.html

Anonim. 2012. Elektron. http://hannylast.blogspot.com/2012/08/struktur-atom.html

Ardi, Fery. 2011. Percobaan tetes minyak Milikan. http://feryardi.blogspot.com/2011/09/percobaan-tetes-minyak-milikan.html

Dyah, Septia. 2011. Percobaan Milikan. http://septiadiah.files.wordpress.com/2011/10/radiasi-4-percobaan-milikan.pdf

Somad, Raden. 2009. Percobaan Milikan. http://radensomad.blogspot.com/2009/02/percobaan-millikan.html

Wahyudi, Ridho. 2011. Atom. http://ridowahyudi.students-blog.undip.ac.id/