Atom Rutherford

8/19/2019 Atom Rutherford

1/18

’’MODEL ATOM RUTHERFORD’’

1.1 PERCOBAAN ATOM RUTHERFORD

Ernest Rutherford bersama dengan dua orang muridnya, Hans Ge!erdan dan Erners

Masreden, melakukan percobaan penembakan sinar alfa pada suatu lempeng emas tipis.

Percobaan ini dilakukan untuk menguji kebenaran pendapat JJ Thomson yang menyatakan bahwa "atom merupakan suatu bola pejal yang bermuatan positif, dimana elektron-elektron

tersebar merata dalam awan muatan positif, seperti butiran kismi dalam roti".


2/18

”!#$ P!%&'($$)”


3/18

%utherford berasumsi, apabila atom di tembak dengan sinar alfa *bermuatan positif+ maka

fenomena yang akan terjadi adalah

ebagian besar partikel alfa diteruskan atau dapat menembus lempeng emas, ini berarti

sebagian besar olume atom merupakan ruang ebagian kecil sinar alfa di belokkan, menurut %utherford sinar alfa ini mendekati suatu

muatan yang sejenis dengan muatan sinar alfa yaitu muatan positif ebagian kecil sinar alfa dipantulkan, karena menabrak suatu bagian yang padat dari

atom. inar alfa yang dibelokkan dan dipantulkan jumlahnya sangat kecil menunjukkan bagian

yang padat dan sangat kecil itu bermuatan positif yang kemudian diberi nama inti atom.


4/18

Ato" terdr atas nt #an! $er"uatan %ostf dan $erada %ada %usat ato"& serta

e'e(tron $er!era) "e'ntas nt.

ari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakan pada

lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan *ada

penyimpangan sudut kurang /0+, tetapi dari pengamatan arsden diperoleh fakta bahwa satu

diantara 12.222 partikel alfa akan membelok sudut 320bahkan lebih.


5/18

(erdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesimpulan

/.$tom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan.

1.Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisan atom-atom emas, maka didalamatom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan poitif.

4.Partikel tersebut merupakan partikel yang menyusun suatu inti atom,berdasarkan fakta bahwa

/dari 12.222 partikel alfa akan dibelokkan. (ila perbandingan /12.222 merupakan perbandingan

diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira /2.222 lebih kecil dari pada keseluruhan.

1.* RUMU+ HAMBURAN RUTHERFORD


6/18


7/18

alam pasal terdahulu kita pelajari bahwa apabila seberkas partikel, seperti berkas

partikel alfa menumbuki sebuah sasaran tipis sepertiselembar tipis emas, sudut hambur rata 5

ratanya kecil *dalam orde sekitar /2+. elanjutnya kita pelajari pula bahwa dalam keadaan seperti

itu, probabilitas saling menjumlah dari sebagian besar pembelokan kecil itu untuk memberikan

pembelokan besar yang teramati ternyata sangatlah kecil */2-4622+ bertentangan dengan hasil

pengamatan eksperimen */2-7+. &ara paling mungkin bangi sebuah parikel alfa *m 8 7 u+ untuk

dapat dibelokkan hingga mencapai sudut yang sangat besar adalah bila terjadi tumbukan tunggal

dengan satu objek sangat padat *masif+. %utherford dengan demikian mengusulkan bahwa

muatan dan massa atom terpusatkan pada pusatnya,dalam suatu daerah yang disebut inti

(nucleus). 9ambar :.; melukiskan geometri hamburan bagi kausu ini. Proyektil, bermuatan ze,

menderita gaya tolak oleh muatan positif inti sebesar

F =2

*Pronyektilnya kita anggap selalu berada di luar inti, sehingga ia meraskan muatan inti Ze secara

lengkap+. !lektron 5 electron atom, dengan massanya yang lebih kecil, tedak banyak

mempengaruhi lintasan pronyektil, jadi pengaruhnya pada hamburan dapat kita abaikan.


8/18

ebangai mana diperliahatkan oleh 9ambar :.;, bangi setiap peremater impak b, terdapat

sudut hambur tertentu ? jadi kita perlu mencari hubungan antara b dan . ebangaimana

telah diturunkan dalam berbngai buku ajar, pronyektil menempuh suatu lintasan berbentuk

hiperbola? dalam koordinat pola r dan persamaan hiperbola adalah

= sin∅+2

cos∅−1

ebangai mana diperlihatkan pada 9ambar :.@, kedudukan awal pertikel adalah pada 8 2, r

, dan kedudukan aknhir adalah pada engan menggunakan keua

koordinat kedudukan akhir, Persamaan *:./:+ tersederhanakan menjadi

b= cot θ= cot θ

$tau

N (θ )=4 r

22 K 4 πε

0 sin4 1

θ

’’HAMBURAN PART,-ELALFA’’

odel atom %utherford diterima, karena ia dapat mencapai suatu rumus yang

menggambarkan hamburan partikel alfa oleh selaput tipis berdasarkan model tersebut yang

cocok dengan hasil eksperimental. Aa mulai dengan menyatakan bahwa partikel alfa dan inti yang


9/18

berrinteraksi dengannya berukuran cukup kecil sehingga dapat dipandang sebagai massa titik dan

muatan titik, bahwa gaya listrik tolak menolak antara partikel alfa dan inti *yang keduanya

bermuatan positif+ merupakan satu 5 satunya gaya yang beraksi? dan bahwa massif dibandingkan

dengan partikel alfa, sehingga tidak bergerak ketika terjadi interaksi.


10/18

inti target b


11/18

karena

sin π − =cos

dan

sinθ=2sin cos

kita dapatkan perubahan momentum

∆ =2mv sin


12/18

π −

π −θ

π −

lintasan partikel alfa partikel alfa


13/18

b

inti target

#ntuk mengubah ariable dalam ruas kanan dari t ke kita perhatikan bahwa batas bawah

batas integrasinya berubah dari dan bersesuaian dengan harga

pada dan berurutan, sehingga

2mv sin = F cos∅ d∅


14/18

subtitusikan persamaan untuk dalam pers. 7,7 memberikan

2mv2b sin = F r2 cos∅d∅


15/18

9ambar 7 5 : merupakan gambaran skematik dari pers.7.:? penurunan yang cepat dari

ketika b bertambah tampak sangat jelas. Parameter dampak kecil *hamper bertumbukan

langsung+ diperlukan untuk mendapatkan defleksi besar.

>angkah yang pertama ialah mengingat bahwa semua partikel alfa yang mendekati inti

target dengan parameter dampak dari 2 ke b akan dihambur dengan sudut atau lebih,

dengan dinyatakan dalam b. Ani berarti bahwa partikel alfa yang mula 5 mula berarah

sedemikan sehingga berada dalam bidang seluas sekitar inti akan dihambur dengan sudut

atau lebih, bidang seluas biasa disebut penampang hamburan interaksi tersebut.

>ambang yang biasa dipakai untuk penampang hamburan adalah , sehingga

Tentu saja, partikel alfa yang datang sebenarnya akan dihambur sebelum partikel itu

mendekati daerah sekitar inti, jadi tidak perlu partikel itu melewati dalam jarak b dari inti.

ekarang ditinjau selaput setebal t yang berisi n atom per satuan olume. (anyaknya inti target

persatuan luas ialah nt , dan berkas partikel alfa yang datang pada bidang seluas A akan

berinteraksi dengan nt$ inti. Penampang hamburan kumpulan untuk sudut atau lebih sama

dengan banyaknya inti target ntA di kalikan dengan penampang untuk hamburan seperti


16/18

itu per inti, atau sama dengan ntA Jadi besar fraksi f dari banyaknya partikel alfa yang

datang yang dihambur dengan sudut atau lebih merupakan rasio antara penampang

kumpulan ntA untuk hamburan seperti itu dan luas target total A. Ani berarti

=

=

Subtitusikan b dari persamaan 4.6

f =πnt cot2

alam perhitungan di atas di anggap selaput itu cukup tipis sehingga penampang intin

yang berdekatan tidak saling tindih dan partikel alfa yang dihambur menerima seluruh

defleksinya dari intraksinya dengan inti tunggal.

alam eksperimen yang sebenarnya, detektor mencatat partikel yang terhambur antara

sudut dan B . Crasksi jumlah partikel alfa yang terhambur seperti itu diperoleh

dengan mendiferensiasi persamaan 7.@ terhadap , menghasilkan


17/18

df =πnt cot csc2 dθ

*tanda minus menyatakan faktabahwa f menurun jika bertambah besar+. alam eksperimen

ini, layar fluoresen ditempatkan pada jarak r dari selaput, dan partikel alfa yang dihambur

dideteksi melalui kelipan*scintilasi+ yang ditimbulkannya. Partikel alfa yang dihambur antara

sudut dan B mecapai daerah bolaberjejari r yang tebalnya ialah . Jejari

daerah itu ialah sehingga bidang seluas dS dari layar yang ditubruk partikel ini ialah

4 π r sin cos

Jika sebanyak Ni partikel alfa menumbuk selaput selama partikel ini berlangsung,

banyaknya partikel yang terhambur ke dalam sudut pada sudut ialah Ni df . kuantitas

yang terukur ialah

N (θ )= N i [ d ∫ ]

d& =

N i πnt 4 πεo K

cot2

csc2

dθ

2 θ θ


18/18

N (θ )= i

8 πε 2 r2k 2sin4 θ

''' ("m"s )amb"ran ("t!erford

1./ -ELEMAHAN DAN -ELEB,HAN ATOM RUTHERFORD

Documents

Atom Rutherford