Selamat Datang di Blog ku, Enjoy in here | be a best person with physics | Jangan Lupa Isiin Buku Tamu nya yaak ^_^

Jumat, 14 Januari 2011

Eksperimen Davison-Germer



Sebelum eksperimen Davison-Germer, pada tahun 1924 Louis-Victor de Broglie merumuskan secara empiris bahwa semua partikel atau materi, tidak hanya cahaya, memilki sifat alami seperti gelombang, yaitu :


dimana p = mv adalah momentum yang merupakan sifat materi dan adalah panjang gelombang. Gelombang dalam mekanika klasik memiliki sifat-sifat seperti interferensi, difraksi, dan polarisasi. Pada tahun 1927, hipotesa de Broglie ini dikonfirmasi oleh dua eksperimen yang dilakukan secara terpisah oleh George Paget Thomson (anak dari J.J. Thomson, penemu elektron, peraih Nobel Fisika tahun 1906) yang melakukan eksperimen dengan melewatkan berkas elektron ke dalam film tipis logam dan mengamati pola difraksi (sifat gelombang) dari elektron yang terhambur dari permukaan logam. Atas jasanya G.P. Thomson dianugerahi Nobel Fisika pada tahun 1934. Sedangkan di tempat terpisah C.J. Davisson dan L.H. Germer (Bell Labs) menembakkan elektron-elektron dengan kecepatan rendah ke dalam kristal Nikel dan mengukur intensitas elektron-elektron yang terhambur dari permukaan kristal Nikel pada sudut hamburan yang berbeda, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.



Hasil pengukuran menunjukkan bahwa elektron-elektron yang terhambur memiliki pola difraksi seperti yang diperkirakan oleh Bragg dalam difraksi sinar-X dari kristal Nikel. Atas jasa merumuskan hipotesanya, de Broglie dianugerahi Hadiah Nobel Fisika pada tahun 1929 dan Davison dianugerahi Nobel Fisika pada tahun 1934 atas penemuan difraksi elektron. Teori Kuantum Modern dikembangkan dalam perhitungan energi partikel atau elektron menggunakan persamaan gelombang yang dirumuskan oleh Erwin Schroedinger, karenanya dikenal dengan persamaan Schroedinger :

dimana adalah fungsi gelombang dari partikel/elektron, m adalah massa elektron,, E adalah energi dan V adalah potensial. Persamaan ini bersama dengan prinsip ekslusi Pauli yang menyatakan bahwa elektron dan partikel Fermion lain tidak dapat memiliki keadaan kuantum yang sama (energi, orbital, spin dll) merupakan dasar bagi penerapan teori kuantum modern dalam menjelaskan efek Zeeman, atom berelektron banyak, osilator harmonis dan atom hidrogen.

Diantara kedua teori kuantum lama/klasik dan modern ini beberapa model atom dikembangkan oleh Thomson, Rutherford, Bohr dan Sommerfeld-Bohr, dimana model atom ini berdasarkan teori kuantum lama (besaran diskrit) dan juga merupakan dasar bagi penerapakan teori kuantum modern khusunya dalam atom hidrogen dan atom berlektron banyak. Pada tahun 1906, J.J. Thomson menemukan besaran perbandingan antara muatan dan massa elektron (muatan spesifik elektron) yang berkesimpulan bahwa elektron merupakan partikel paling dasar dari setiap materi. Dengan demikian model atom Dalton yang menyatakan bahwa atom merupakan bagian terkecil dari materi gugur. Thomson menyatakan bahwa atom mengandung banyak sekali elektron-elektron yang bermuatan negatif. Karena atom bersifat netral, maka didalam atom terdapat muatan-muatan positif yang menyeimbangkan elektron yang bermuatan negatif. Thomson membuat model bahwa atom berbentuk bola padat dengan muatan-muatan listrik positif tersebar merata di seluruh bagian bola; muatan-muatan positif ini dinetralkan oleh elektron-elektron mermuatan negatif yang melekat pada bola segaram pada bola bermuatan positif seperti kismis yang melekat pada kue. Sehingga model atom Thomson dikenal dengan model atom kue kismis. J. J. Thomson akhirnya diberi hadiah Nobel Fisika pada tahun 1906.

Ernest Rutherford, dibantu asistennya yaitu Geiger dan Marsden pada tahun 1911 melakukan eksperimen menembakkan partikel alfa (a) melalui celah pelat timbal yang akhirnya menumbuk lempeng tipis emas. Untuk mendeteksi partikel alfa yang terhambur dari lembeng emas, dipasang lempeng lapisan seng sulfida. Hasilnya menunjukkan bahwa sebagian besar partikel alfa dilewatkan tanpa mengalami pembelokkan oleh lapisan emas dan hanya sedit yang dibelokkan atau dipantulkan. Hasil eksperimen Rutherford menunjukkan bahwa model atom Thomson yang menyatakan bahwa muatan positif tersebar merata di dalam atom tidak dapat diterima. Model atom Rutherford menyatakan bahwa semua muatan positif berkumpul di tengah atom (inti atom) dan inti atom dikelilingi oleh elektron-elektron pada jarak yang relatif jauh. Elektron-elektron ini berputar pada lintasan-lintasannya seperti planet mengelilingi matahari dalam sistem tata surya.

Model atom Rutherford ini ternyata mempunyai tidak mampu menjelaskan dua pertanyaan yaitu pertama, mengapa elektron yang dipercepat hingga memancarkan gelombang elektromagnetik tidak dapat jatuh ke dalam inti atom, karena dengan model tadi diperkirakan bahwa elektron akan jatuh ke dalam inti atom dalam waktu 10-8 detik, namun kenyataannya elektron bergerak stabil di lintasannya. Kedua, hasil pengamatan spektrum atom hidrogen melalui spektrometer menunjukkan bahwa spektrum berbentuk garis (deret Balmer) sedangkan menurut model atom Rutherford, spektrum atom hidrogen harus kontinu. Pada tahun 1911 Niels Bohr membuat model atom seperti diilustrasikan pada Gambar 4.

(a). Elektron bergerak dalam orbitnya yang melingkar di sekitar inti atom (proton) dibawah pengaruh gaya Coulomb.
(b). Elektron tidak dapat berputar di sekitar inti melalui setiap orbit, tetapi elektron hanya melalui orbit stabil (orbit stasioner) tanpa memancarkan energi.
(c). Radiasi dipancarkan oleh atom jika elektron melompat dari suatu orbit stasioner yang energinya lebih tinggi ke dalam orbit yang energinya lebih rendah.
(d). Ukuran orbit-orbit yang diperbolehkan ditentukan oleh keadaan kuantum tambahan yaitu momentum sudut orbital elektron.
READ MORE - Eksperimen Davison-Germer
Free Template Blogger collection template Hot Deals SEO

Efek Fotolistrik



Pada tahun 1905 Einstein mempostulatkan bahwa elektron/partikel dapat menerima energi gelombang elektromagnetik (berupa chaya atau foton) hanya dalam bentuk diskrit (kuanta) sebesar :



dimana h = 6,626 x 10^-34 Joule/detik (konstanta Planck) dan f adalah frekuensi cahaya foton. Einstein melakukan eksperimen dengan menembakkan cahaya pada permukaan logam Natrium (Sodium) dan mengamati partikel-partikel atau elektron-elektron pada permukaan logam terhambur dengan kecepatan tertentu, seperti diilustrasikan pada Gambar 2.




Elektron-elektron terhambur ini memiliki energi kinetik sebesar ½ mv2, dimana m adalah masa elektron dan v adalah kecepatan elektron yang terhambur. Peristiwa pergerakan elektron dengan kecepatan tertentu ini merupakan sifat dari partikel, sehingga dikatakan bahwa gelombang cahaya dapat berperilaku seperti partikel. Namun hanya cahaya dengan frekuensi/energi tertentu yang mampu menghamburkan elektron-elektron pada permukaan logam Natrium, yaitu energi foton harus sama dengan energi yang diperlukan untuk memindahkan elektron (fungsi kerja logam) ditambah dengan energi kinetik dari elektron yang terhambur :



dimana adalah energi minimum yang diperlukan untuk memindahkan elektron yang terikat di permukaan logam. Atas jasanya dalam menemukan efek fotolistrik, Albert Einstein diberi Hadiah Nobel untuk Fisika pada tahun 1921.
READ MORE - Efek Fotolistrik
Free Template Blogger collection template Hot Deals SEO

Diamagnetic, paramagnetik, dan Ferromagnetik Material



SIFAT KEMAGNETAN BAHAN

Ketika materi ditempatkan dalam medan magnet, kekuatan magnetik dari bahan yang elektron tersebut akan terpengaruh. Efek ini dikenal sebagai Hukum Faraday Induksi Magnetik. Namun, bahan dapat bereaksi sangat berbeda dengan kehadiran medan magnet luar. Reaksi ini tergantung pada sejumlah faktor, seperti struktur atom dan molekul material, dan medan magnet bersih terkait dengan atom. Momen magnetik berhubungan dengan atom memiliki tiga asal-usul. Ini adalah gerakan orbital elektron, perubahan dalam gerak orbit yang disebabkan oleh medan magnet luar, dan spin dari elektron.

Pada sebagian besar atom, elektron terjadi pada pasangan. Spin elektron dalam pasangan di arah yang berlawanan. Jadi, ketika elektron dipasangkan bersama-sama, mereka berputar berlawanan menyebabkan medan magnet mereka untuk membatalkan satu sama lain. Oleh karena itu, tidak ada medan magnet bersih. Bergantian, bahan dengan beberapa elektron berpasangan akan memiliki medan magnet bersih dan akan bereaksi lebih untuk bidang eksternal. Kebanyakan bahan dapat diklasifikasikan sebagai diamagnetic, atau feromagnetik paramagnetik.

Berdasarkan sifat medan magnet atomis, bahan dibagi menjadi tiga golongan, yaitu diamagnetik, paramagnetik dan ferromagnetik.Berikut akan djelaskan tentang ketiga sifat dari kemagnetan.

a. Diamagnetik.

Bahan diamagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom atau molekulnya nol, tetapi orbit dan spinnya tidak nol (Halliday & Resnick, 1989). Bahan diamagnetik tidak mempunyai momen dipol magnet permanen. Jika bahan diamagnetik diberi medan magnet luar, maka elektron-elektron dalam atom akan berubah gerakannya sedemikian hingga menghasilkan resultan medan magnet atomis yang arahnya berlawanan.

Sifat diamagnetik bahan ditimbulkan oleh gerak orbital elektron sehingga semua bahan bersifat diamagnetik karena atomnya mempunyai elektron orbital. Bahan dapat bersifat magnet apabila susunan atom dalam bahan tersebut mempunyai spin elektron yang tidak berpasangan. Dalam bahan diamagnetik hampir semua spin elektron berpasangan, akibatnya bahan ini tidak menarik garis gaya. Permeabilitas bahan diamagnetik adalah 0μμ<>mχ. Contoh bahan diamagnetik yaitu: bismut, perak, emas, tembaga dan seng.

Bahan diagmanetik memiliki negatif, kerentanan lemah untuk medan magnet. bahan Diamagnetic sedikit ditolak oleh medan magnet dan materi tidak mempertahankan sifat magnetik ketika bidang eksternal dihapus. Dalam bahan diamagnetic semua elektron dipasangkan sehingga tidak ada magnet permanen saat bersih per atom. sifat Diamagnetic timbul dari penataan kembali dari orbit elektron di bawah pengaruh medan magnet luar. Sebagian besar unsur dalam tabel periodik, termasuk tembaga, perak, dan emas, adalah diamagnetic.

Diamagnetisme adalah sifat suatu benda untuk menciptakan suatu medan magnet ketika dikenai medan magnet .Sifat ini menyebabkan efek tolak menolak. Diamagnetik adalah salah satu bentuk magnet yang cukup lemah, dengan pengecualian superkonduktor yang memiliki kekuatan magnet yang kuat.

Semua material menunjukkan peristiwa diamagnetik ketika berada dalam medan magnet. Oleh karena itu, diamagnetik adalah peristiwa yang umum terjadi karena pasangan elektron , termasuk elektron inti di atom, selalu menghasilkan peristiwa diamagnetik yang lemah. Namun demikian, kekuatan magnet material diamagnetik jauh lebih lemah dibandingkan kekuatan magnet material feromagnetik ataupun paramagnetik . Material yang disebut diamagnetik umumnya berupa benda yang disebut 'non-magnetik', termasuk di antaranya air, kayu , senyawa organik seperti minyak bumi dan beberapa jenis plastik , serta beberapa logam seperti tembaga, merkuri ,emas dan bismut .Superkonduktor adalah contoh diamagnetik sempurna.

Ciri-ciri dari bahan diamagnetic adalah:

Bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya adalah nol.

Jika solenoida dirnasukkan bahan ini, induksi magnetik yang timbul lebih kecil.

Permeabilitas bahan ini: u <> o.
Contoh: Bismuth, tembaga, emas, perak, seng, garam dapur.

b. Paramagnetik.

Bahan paramagnetik adalah bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya tidak nol, tetapi resultan medan magnet atomis total seluruh atom/molekul dalam bahan nol (Halliday & Resnick, 1989). Hal ini disebabkan karena gerakan atom/molekul acak, sehingga resultan medan magnet atomis masing-masing atom saling meniadakan. Bahan ini jika diberi medan magnet luar, maka elektron-elektronnya akan berusaha sedemikian rupa sehingga resultan medan magnet atomisnya searah dengan medan magnet luar. Sifat paramagnetik ditimbulkan oleh momen magnetik spin yang menjadi terarah oleh medan magnet luar. Pada bahan ini, efek diamagnetik (efek timbulnya medan magnet yang melawan medan magnet penyebabnya) dapat timbul, tetapi pengaruhnya sangat kecil.

Permeabilitas bahan paramagnetik adalah 0μμ>, dan suseptibilitas magnetik bahannya .0>mχ contoh bahan paramagnetik: alumunium, magnesium, wolfram dan sebagainya. Bahan diamagnetik dan paramagnetik mempunyai sifat kemagnetan yang lemah. Perubahan medan magnet dengan adanya bahan tersebut tidaklah besar apabila digunakan sebagai pengisi kumparan toroida.

Bahan paramagnetik ada yang positif, kerentanan kecil untuk medan magnet.. Bahan-bahan ini sedikit tertarik oleh medan magnet dan materi yang tidak mempertahankan sifat magnetik ketika bidang eksternal dihapus. sifat paramagnetik adalah karena adanya beberapa elektron tidak berpasangan, dan dari penataan kembali elektron orbit disebabkan oleh medan magnet eksternal. bahan paramagnetik termasuk Magnesium, molybdenum, lithium, dan tantalum

Paramagnetisme adalah suatu bentuk magnetisme yang hanya terjadi karena adanya medan magnet eksternal. Material paramagnetik tertarik oleh medan magnet, dan karenanya memiliki permeabilitas magnetis relatif lebih besar dari satu (atau, dengan kata lain, suseptibilitas magnetik positif). Meskipun demikian, tidak seperti ferromagnet yang juga tertarik oleh medan magnet, paramagnet tidak mempertahankan magnetismenya sewaktu medan magnet eksternal tak lagi diterapkan.

Ciri-ciri dari bahan paramagnetic adalah:

Bahan yang resultan medan magnet atomis masing-masing atom/molekulnya adalah tidak nol.

Jika solenoida dimasuki bahan ini akan dihasilkan induksi magnetik yang lebih besar.

Permeabilitas bahan: u > u o.
Contoh: aluminium, magnesium, wolfram, platina, kayu

c. Ferromagnetik.

Bahan ferromagnetik adalah bahan yang mempunyai resultan medan atomis besar (Halliday & Resnick, 1989). Hal ini terutama disebabkan oleh momen magnetik spin elektron. Pada bahan ferromagnetik banyak spin elektron yang tidak berpasangan, misalnya pada atom besi terdapat empat buah spin elektron yang tidak berpasangan. Masing-masing spin elektron yang tidak berpasangan ini akan memberikan medan magnetik, sehingga total medan magnetik yang dihasilkan oleh suatu atom lebih besar.

Medan magnet dari masing-masing atom dalam bahan ferromagnetik sangat kuat, sehingga interaksi diantara atom-atom tetangganya menyebabkan sebagian besar atom akan mensejajarkan diri membentuk kelompok-kelompok.

Kelompok atom yang mensejajarkan dirinya dalam suatu daerah dinamakan domain. Bahan feromagnetik sebelum diberi medan magnet luar mempunyai domain yang momen magnetiknya kuat, tetapi momen magnetik ini mempunyai arah yang berbeda-beda dari satu domain ke domain yang lain sehingga medan magnet yang dihasilkan tiap domain saling meniadakan.

Bahan ini jika diberi medan magnet dari luar, maka domain-domain ini akan mensejajarkan diri searah dengan medan magnet dari luar. Semakin kuat medan magnetnya semakin banyak domain-domain yang mensejajarkan dirinya. Akibatnya medan magnet dalam bahan ferromagnetik akan semakin kuat. Setelah seluruh domain terarahkan, penambahan medan magnet luar tidak memberi pengaruh apa-apa karena tidak ada lagi domain yang disearahkan. Keadaan ini dinamakan jenuh atau keadaan saturasi.

Permeabilitas bahan ferromagnetik adalah 0μμ>>> dan suseptibilitas bahannya 0>>>mχ. contoh bahan ferromagnetik : besi, baja, besi silicon dan lain-lain. Sifat kemagnetan bahan ferromagnetik ini akan hilang pada temperatur yang disebut Temperatur Currie. Temperatur Curie untuk besi lemah adalah 770 0C, dan untuk baja adalah 1043 0C (Kraus. J. D, 1970).

Bahan ferromagnetik ada yang positif, kerentanan besar untuk medan magnet luar. Mereka menunjukkan daya tarik yang kuat untuk medan magnet dan mampu mempertahankan sifat magnetik mereka setelah bidang eksternal telah dihapus bahan. Ferromagnetik memiliki elektron tidak berpasangan sehingga atom mereka memiliki momen magnet bersih. Mereka mendapatkan magnet yang kuat sifat mereka karena keberadaan domain magnetik. Dalam domain ini, sejumlah besar di saat-saat atom (1012 sampai 1015) adalah sejajar paralel sehingga gaya magnet dalam domain yang kuat. Ketika bahan feromagnetik dalam keadaan unmagnitized, wilayah hampir secara acak terorganisir dan medan magnet bersih untuk bagian yang secara keseluruhan adalah nol.. Ketika kekuatan magnetizing diberikan, domain menjadi selaras untuk menghasilkan medan magnet yang kuat dalam bagian.. Besi, nikel, dan kobalt adalah contoh bahan feromagnetik.. Komponen dengan materi-materi ini biasanya diperiksa dengan menggunakan metode partikel magnetik.

Ferromagnetisme adalah sebuah fenomena dimana sebuah material dapat mengalami magnetisasi secara spontan, dan merupakan satu dari bentuk kemagnetan yang paling kuat. Fenomena inilah yang dapat menjelaskan kelakuan magnet yang kita jumpai sehari-hari. Ferromagnetisme dan ferromagnetisme merupakan dasar untuk menjelaskan fenomena magnet permanen.

Ciri-ciri bahan ferromagnetic adalah:

Bahan yang mempunyai resultan medan magnetis atomis besar.

Tetap bersifat magnetik → sangat baik sebagai magnet permanen

Jika solenoida diisi bahan ini akan dihasilkan induksi magnetik sangat besar (bisa ribuan kali).Permeabilitas bahan ini: u > uo ( miu > miu nol)
Contoh: besi, baja, besi silikon, nikel, kobalt.

READ MORE - Diamagnetic, paramagnetik, dan Ferromagnetik Material
Free Template Blogger collection template Hot Deals SEO
Buat temen-temen yang mungkin kesulitan dan ingin bertanya masalah pekerjaan rumah atau tugas nya, kita bisa SHARE disini :):) sebisa mungkin saya akan membantu :) silahkan Chat with me di Yahoo Messanger :):) Jangan sungkan ya, saya gak gigit koq :):)

Kontributor

Pengikut