Percobaan Millikan
Percobaan Millikan atau dikenal pula sebagai Percobaan oil-drop (1909) saat itu dirancang untuk mengukur muatan listrik elektron. Rober Millikan melakukan percobaan tersebut dengan menyimbangkan gaya-gaya antara gaya gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada di antara dua buah pelat elektroda. Dengan mengetahui besarnya medan listrik, muatan pada tetes minyak yang dijatuhkan (droplet) dapat ditentukan. Dengan mengulangi eksperimen ini sampai beberapa kali, ia menemukan bahwa nilai-nilai yang terukur selalu kelipatan dari suatu bilangan yang sama. Ia lalu menginterpretasikan bahwa bilangan ini adalah muatan dari satu elektron: 1.602 × 10−19 coulomb (satuan SI untuk muatan listrik).
Tahun 1923, Millikan mendapat sebagian hadiah Nobel bidang fisika akibat percobaannya ini. Eksperimen ini sejak saat itu sering kali diulang-coba dari generasi ke generasi dari siswa-siswa bidang fisika, walaupun demikian agak sulit dan mahal untuk melakukan eksperimen ini dengan tepat.
MODEL ATOM TETES MINYAK
MODEL ATOM TETES MINYAK
Joseph John Thomson (1856-1940)
Penemu Elektron
Penemuan electron atas jasa William Crookes (1875) yang disempurnakan oleh J.J. Thomson dan R. Milikan, memberikan bukti ketidaksempurnaan model atom Dalton. J.J. Thompson memperinci model atom Dalton. Dikemukakannya bahwa “Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamnya tersebar muatan negatif electron. Cara yang populer untuk menggambarkan model ini adalah dengan menganggap elektron sebagai kismis di dalam roti proton, sehingga model ini diberi nama model roti kismis.
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.
George Johnstone Stoney (1891) yang memberikan nama sinar katoda disebut “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.
Antoine Henri Becquerel (1896) menentukan sinar yang dipancarkan dari unsur-unsur Radioaktif yang sifatnya mirip dengan elektron.
Joseph John Thomson (1897) melanjutkan eksperimen William Crookes yaitu pengaruh medan listrik dan medan magnet dalam tabung sinar katoda. Hasil percobaannya membuktikan bahwa ada partikel bermuatan negatif dalam suatu atom karena sinar tersebut dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik.
Gambar 1 | Gambar 2 | Gambar 3 |
Eksperimen pertama yang menunjukkan adanya electron dilakukan seorang ahli fisika bangsa inggris yang bernama J.J. Thomson sekitar tahun 1900. Ia mengamati dua pelat elektroda dalam tabung vakum. Ketika dua pelat elektroda tersebut dihubungkan dengan sumber tegangan tinggi, dari elektroda negative (katoda) menjalar sinar menuju elektroda positif (anoda). Sinar yang keluar dari katoda itu disebut sinar katoda dan tabung vakum tadi dinamakan tabung sinar katoda. Sinar katoda tidak terlihat oleh mata, tetapi keberadaannya dapat diketahui karena mampu memendarkan ZnS yang terdapat pada kaca dinding tabung sinar katoda (Gambar 1).
Sinar katoda dibelokkan oleh muatan medan magnet kearah kutub positif (Gambar 2) dan tarik menarik kearah kutub negative (Gambar 3). Fakta ini menjadi landasan bagi Thomson untuk 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 :
Robert Andrews Millikan (1909)
Setelah harga e/m untuk elektron diketahui dari eksperimen tabung sinar katoda, selanjutnya diperlukan percobaan lain untuk menentukannilai e dan m. Jika salah satu nilai tersebut diketahui maka nilai yang lain dapat ditentukan. Pada tahun 1909, Robert Andrews Millikan dapat memecahkan dilema tersebut melalui eksperimennya yaitu Eksperimen Tetes Millikan.
Percobaan tetes minyak milikan dilakukan sebagai berikut :
1. Dengan menggunakan alat penyemprot, minyak disemprotkan sehingga membentuk tetesan-tetesan kecil. Sebagian tetes minyak akan melewati lubang pada pelat atas dan jatuh karena tarikan grafitasi
2. Dengan menggunakan teropong, diameter tetes minyak dapat ditentukan, sehingga massa minyak dapat diketahui
3. Radiasi sinar X akan mengionkan gas di dalam silinder. Ionisasi akan menghasilkan elektron. Elektron tersebut akan melekat pada tetes minyak, sehingga tetes minyak menjadi bermuatan listrik negatif. Ada yang menyerap satu,dua, atau lebih elektron. Jika pelat logam tidak diberi beda potansia, tetes-tetes minyak tetap jatuh karena pengaruh grafitasi
4. Jika pelat logam diberi beda potensial dengan pelat bawah sebagai kutub negatif, maka tetes minyak yang bermuatan negatif akan mengalami gaya tolak listrik. Sesuai dengan hukum coloumb, tetes minyak yang mengikat lebih banyak elektron akan tertolak lebih kuat. Pergerakan tetes minyak dapat menggunakan teropong. Dengan mengatur beda potensial, tetes minyak dibuat mengambang. dalam keadaan seperti itu berarti gaya tarik grafitasi sama dengan gaya tolak listrik
5. Melalui percobaan tersebut, Milikan menemukan bahwa muatan tetes-tetes minyak selalu merupakan kelipatan bulat dari suatu muatan tertentu, yaitu 1,602 x 10-19 coloumb. Millikan menyimpulkan bahwa muatan tersebut adalah muatan dari satu elektron. Perbedaan muatan antar tetesan terjadi karena satu tetesan dapat mengikat 1,2,3 atau lebih elektron
Dengan telah diketahuinya muatan elektron, maka dapat ditentukan massa elektron (m) yaitu dengan membagi nisbah muatan terhadap massa (nilai e/m dari percobaan tabung sinar katoda) dengan muatan elektron.
Posted in: Artikel Fisika
