Nama : Refi Muhammad Ridha

Kelas : XII IPA 2Sekolah : MAN 1 MODEL Kota BengkuluTugas : Sejarah Kebudayaan Islam

PR Fisika(Kumpul Hari Senin, 27 – 12 – 2015)

1. Sebutkan pengertian, keberadaan, sifat, dan kegunaan sinar katoda ?2. Sebutkan sifat, kegunaan, dan sebab terjadinya sinar x ?3. Tuliskan model atom, kelemahan, dan keunggulan dari model atom :

a. Thompsonb. Daltonc. Rutherfordd. Bohr

4. Sebutkan pengertian dan persamaan spektrum atom hidrogen ?5. Sebutkan sifat-sifat dari sinar alpha, beta, dan gamma ?

Jawab :1. Sinar katoda

Pengertian Sinar katodaSinar katode (disebut pula pancaran elektron) adalah arus elektron yang diamati di dalam tabung vakum, yaitu tabung kaca hampa udara yang dilengkapi oleh paling sedikit dua elektrode logam yang diberi tegangan listrik, katode atau elektrode negatif dan anode atau elektrode positif. Elektron pertama ditemukan sebagai komponen penyusun sinar katode. Pada 1897, fisikawan Inggris Joseph John Thomson menunjukkan bahwa sinar katode terdiri dari partikel bermuatan negatif yang belum pernah dikenal, yang kemudian dinamai elektron.

Keberadaan Sinar KatodaElektron ditemukan dengan menggunakan tabung kaca yang bertekanan sangat rendah yang tersusun oleh: Plat logam sebagai elektroda pada bagian ujung tabung Katoda, elektroda dengan kutub negatif dan anoda, elektrode dengan kutub positif.

Listrik bertekanan tinggi yang dialirkan melalui plat logam mengakibatkan adanya sinar yang mengalir dari katoda menuju anoda yang disebut sinar katoda. Tabung kaca bertekanan rendah ini selanjutnya disebut tabung sinar katoda. Adanya sinar katoda membuat tabung menjadi gelap. Sinar katoda tidak terlihat oleh mata akan tetapi keberadaannya terdeteksi melalui gelas tabung yang berpendar akibat adanya benturan sinar katoda dengan gelas tabung kaca.

Sifat Sinar Katoda : Sinar katoda dihasilkan akibat adanya aliran listrik bertekanan tinggi yang melewati plat

logam. Sinar katoda berjalan lurus menuju anoda. Sinar katoda menimbulkan efek fluoresens (pendar) sehingga keberadaannya terdeteksi.

Sinar katoda bermuatan negatif sehingga dapat dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet.

Sinar katoda yang dihasilkan tidak tergantung dari bahan pembuat plat logam.

Kegunaan Sinar KatodaKegunaannya dalam Teknologi rangkaian TV yang lebih tua menggunakan tabung sinar katoda. Sebuah sinar elektron disemprotkan ke tabung gambar yang dikerjakan untuk bereaksi dengan elektron untuk menghasilkan gambar. Perangkat CRT yang sama digunakan dalam monitor komputer, kini juga diganti dengan monitor layar datar.

2. Sinar X Sifat Sinar X:

Sinar-X ini mempunyai bentuk yang serupa dengan sinar cahaya biasa, inframerah dan gelombang radio.

Sinar-X mempunyai gelombang yang pendek berukuran 10-7 hingga 10-9.

Kegunaan Sinar X: Dalam bidang kesehatan,

Sinar x dapat digunakan untuk melihat kondisi tulang, gigi serta organ tubuh yang lain tanpa melakukun pembedahan langsung pada tubuh pasien. Biasanya, masyarakat awam menyebutnya dengan sebutan ‘’FOTO RONTGEN’’.

Sinar-X digunakan untuk mengambil gambar foto yang dikenal sebagai radiograf. Sinar-X boleh menembusi badan manusia tetapi diserap oleh bahagian yang lebih tumpat seperti tulang. Gambar foto sinar-X digunakan untuk mengesan kecacatan tulang, mengesan tulang yang patah dan menyiasat keadaan organ-organ dalam badan.

Sinar-X digunakan untuk memusnahkan sel-sel kanker. Hal ini dikenal sebagai radioterapi.

Dalam bidang Perindustrian, Memeriksa retakan dalam struktur plastik dan getah.

Dalam bidang penelitian ilmiah, Sinar-X digunakan untuk menyelidik struktur hablur dan jarak pemisahan antara

atom-atom dalam suatu bahan hablur. Dalam bidang penerbangan,

Dalam penerbangan sinar X digunakan untuk mengetahui instrument pesawat yang mengalami kerusakan. Hasil dari penggunaan sinar X ini memudahkan tehnisi pesawat untuk melakukan perawatan terhadap instrument pesawat yang mengalami kerusakan

Sebab Terjadinya Sinar XSinar X atau X-ray adalah salah satu alat yang dapat memancarkan sinar

elektromagnet. Sinar-X ini mempunyai bentuk yang serupa dengan sinar cahaya biasa, inframerah dan gelombang radio.

Yang membedakan sinar x dengan cahaya biasa adalah dari segi panjang gelombangnya. Sinar-X mempunyai gelombang yang pendek berukuran 10-7 hingga 10-9.

3. Model Atom, kelemahan, dan Kelebihan:a. Model Atom Thomson

J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan ini, Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron.

Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang

bermuatan positif untuk menetrallkan muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson. Yang menyatakan bahwa:

"Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron"

Model atomini dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikelupas kulitnya. biji jambu menggambarkan elektron yang tersebar marata dalam bola daging jambu yang pejal, yang pada model atom Thomson dianalogikan sebagai bola positif yang pejal. Model atom Thomson dapat digambarkan sebagai berikut:

Percobaan Sinar Katode

Kelebihan Model Atom ThomsonMembuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.

Kelemahan Model Atom ThomsonModel Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

b. Model Atom DaltonPada tahun 1803, John Dalton mengemukakan mengemukakan

pendapatnaya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Lavosier mennyatakan bahwa "Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi". Sedangkan Prouts menyatakan bahwa "Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap". Dari kedua hukum

tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom sebagai berikut:1. Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi2. Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom

yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda3. Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan

sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen4. Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari

atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru. Seperti gambar berikut ini:

Model Atom Dalton seperti bola pejalPercobaan Lavosier

Mula-mula tinggi cairan merkuri dalam wadah yang berisi udara adalah A, tetapi setelah beberapa hari merkuri naik ke B dan ketinggian ini tetap. Beda tinggi A dan B menyatakan volume udara yang digunakan oleh merkuri dalam pembentukan bubuk merah (merkuri oksida). Untuk menguji fakta ini, Lavoisier mengumpulkan merkuri oksida, kemudian dipanaskan lagi. Bubuk merah ini akan terurai menjadi cairan merkuri dan sejumlah volume gas (oksigen) yang jumlahnya sama dengan udara yang dibutuhkan dalam percobaan pertama

Percobaan Joseph PruostPada tahun 1799 Proust menemukan bahwa senyawa tembaga karbonat baik yang

dihasilkanmelalui sintesis di laboratorium maupun yang diperoleh di alam memiliki susunan yang

tetap.Percob

aanke-

Sebelumpemanasan (g Mg)

Setelahpemanasan (g MgO)

PerbandinganMg/MgO

1 0,62 1,02 0,62/1,02 = 0,61

2 0,48 0,79 0,48/0,79 = 0,60

3 0,36 0,60 0,36/0,60 = 0,60

Kelebihan Model Atom DaltonMulai membangkitkan minat terhadap penelitian mengenai model atom.

Kelemahan Model Atom DaltonTeori atom Dalton tidak dapat menerangkan suatu larutan dapat menghantarkan arus listrik. Bagaimana mungkin bola pejal dapat menghantarkan arus listrik? padahal listrik

adalah elektron yang bergerak. Berarti ada partikel lain yang dapat menghantarkan arus listrik.

c. Model Atom RutherfordRutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan Erners

Masreden)melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang

positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.

Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesipulan beberapa berikut:1. Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan2. Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka

didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.3. Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta

bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.

Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.

Model atom Rutherford dapat digambarkan sebagai beriukut:

Percobaan Rutherford

Kelebihan Model Atom RutherfordMembuat hipotesa bahwa atom tersusun dari inti atom dan elektron yang mengelilingi inti.

Kelemahan Model Atom RutherfordTidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom. Berdasarkan teori fisika, gerakan elektron mengitari inti ini disertai pemancaran energi sehingga lama - kelamaan energi elektron akan berkurang dan lintasannya makin lama akan mendekati inti dan jatuh ke dalam inti Ambilah seutas tali dan salah satu ujungnya Anda ikatkan sepotong kayu sedangkan ujung yang lain Anda pegang. Putarkan tali tersebut di atas kepala Anda. Apa yang terjadi? Benar. Lama kelamaan putarannya akan pelan dan akan mengenai kepala Anda karena putarannya lemah dan Anda pegal memegang tali tersebut. Karena Rutherford adalah telah dikenalkan lintasan/kedudukan elektron yang nanti disebut dengan kulit.

d. Model Atom BohrPada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Neils Bohr

memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat postulat, sebagai berikut:

1. Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.

2. Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.

3. Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.

4. Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2∏ atau nh/2∏, dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan planck.

Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.

Percobaan Bohr

Kelebihan Atom BohrAtom Bohr adalah bahwa atom terdiri dari beberapa kulit untuk tempat berpindahnya elektron.

Kelemahan Atom BohrModel atom ini adalah tidak dapat menjelaskan efek Zeeman dan efek Strack.

4. Spektrum Atom Hidrogen Pengertian Atom Hidrogen

Tabung sinar hidrogen adalah suatu tabung tipis yang berisi gas hidrogen pada tekanan rendah dengan elektroda pada tiap-tiap ujungnya. Jika anda melewatkan tegangan tinggi (katakanlah, 5000 volt), tabung akan menghasilkan sinar berwarna merah muda yang terang.

Jika sinar tersebut dilewatkan pada prisma atau kisi difraksi, sinar akan terpecah menjadi beberapa warna. Warna yang dapat anda lihat merupakan sebagian kecil dari

spektrum emisi hidrogen. Sebagian besar spektrum tak terlihat oleh mata karena berada pada daerah infra-merah atau ultra-violet.

Pada foto berikut, sebelah kiri menunjukkan bagian dari tabung sinar katoda, dan sebelah kanan menunjukkan tiga garis yang paling mudah dilihat pada daerah tampak (visible) dari spektrum. (mengabaikan "pengotor" − biasanya berada di sebelah kiri garis merah, yang disebabkan oleh cacat pada saat foto diambil. Lihat catatan di bawah)

Asal usul spektrum emisi hidrogen

Garis-garis pada spektrum emisi hidrogen membentuk pola yang umum dan

dapat ditunjukkan dengan persamaan yang (relatif) sederhana. Masing-masing garis

dapat dihitung dari kombinasi angka-angka sederhana.

Mengapa hidrogen mengemisikan sinar ketika tereksitasi dengan adanya

tegangan tinggi dan apa arti dari semua angka-angka itu?

Ketika tak ada yang mengeksitasi, elektron hidrogen berada pada tingkat energi

pertama − tingkat yang paling dekat dengan inti. Tetapi jika anda memberikan energi

pada atom, elektron akan tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi − atau bahkan

dilepaskan dari atom.

Tegangan tinggi pada tabung sinar hidrogen menyediakan energi tersebut.

Molekul hidrogen awalnya pecah menjadi atom-atom hidrogen (oleh karena itu disebut

spektrum emisi atom hidrogen) dan elektron kemudian berpromosi ke tingkat energi

yang lebih tinggi.

Misalkan suatu elektron tereksitesi ke tingkat energi ketiga. Elektron akan

cenderung melepaskan energi lagi dengan kembali ke tingkat yang lebih rendah. Hal ini

dapat dilakukan dengan dua cara yang berbeda.

Elektron dapat turun, kembali lagi ke tingkat pertama, atau turun ke tingkat

kedua − dan kemudian, pada lompatan kedua, turun ke tingkat pertama.

Persamaan Atom Hidrogen deret Lyman

Deret Lyman merupakan deret garis pada daerah ultra-violet. Perhatikan bahwa garis makin merapat satu sama lain dengan naiknya frekuensi. Akhirnya, garis-garis makin rapat dan tidak mungkin diamati satu per satu, terlihat seperti spektrum kontinu. Hal itu tampak sedikit gelap pada ujung kanan tiap spektrum.

Kemudian pada titik tertentu, disebut sebagai deret limit (limit series), deret terhenti.

Jika anda melihat deret Balmer atau Paschen, anda akan melihat polanya sama, tetapi deretnya menjadi makin dekat. Pada deret Balmer, perhatikan posisi tiga garis yang tampak pada foto di bagian atas.

Persamaan Balmer dan RydbergDengan sedikit pengetahuan matematika yang mengagumkan, pada 1885

Balmer memberikan rumus sederhana untuk memperkirakan panjang gelombang dari beberapa garis yang sekarang kita kenal dengan deret Balmer. Tiga tahun berikutnya, Rydberg membuat rumus yang lebih umum sehingga dapat diterapkan untuk memperkirakan panjang gelombang beberapa garis pada spektrum emisi hidrogen. Rydberg memberikan rumus:

RH merupakan konstanta yang disebut dengan konstanta Rydberg.n1 dan n2 merupakan bilangan bulat (seluruh angka). n2 lebih besar daripada n1. Dengan kata lain, jika n1, katakanlah 2, maka n2 dapat berupa seluruh angka antara 3 dan tak hingga.Berbagai kombinasi angka dapat anda masukkan ke dalam rumus, sehingga anda dapat menghitung panjang gelombang dari suatu garis pada spektrum emisi

hidrogen − dan terdapat kesamaan antara panjang gelombang yang anda dapatkan dengan menggunakan rumus ini dengan yang diperoleh dari hasil analisis spektrum aslinya.Anda dapat juga menggunakan versi yang dimodifikasi dari persamaan Rydberg untuk menghitung frekuensi masing-masing garis. Persamaan yang dimodifikasi dapat anda peroleh dari persamaan sebelumnya dan rumus panjang gelombang dan frekuensi pada bagian sebelumnya.

persamaan Rydbergn1 dan n2 pada persamaan Rydberg merupakan tingkat energi sederhana pada

setiap lompatan yang menghasilkan garis yang khas pada spektrum.Sebagai contoh, pada deret Lyman, n1 selalu 1. Elektron yang turun ke tingkat 1

menghasilkan garis pada deret Lyman. Untuk deret Balmer, n1 selalu 2, karena elektron turun ke tingkat-2.

n2 merupakan tingkat asal lompatan. Kita telah menyebutkan bahwa garis merah merupakan hasil dari turunnya elektron dari tingkat-3 ke tingkat-2. Pada contoh ini, n2 sama dengan 3.

5. Sifat Sinar radioaktif:a. Sinar ( α )

Sinar alfa merupakan radiasi partikel yang bermuatan positif. Partikel sinar alfa sama dengan inti helium -4, bermuatan +2e dan bermassa 4 sma. Partikel alfa adalah partikel terberat yang dihasilkan oleh zat radioaktif. Sinar alfa dipancarkan dari inti dengan kecepatan sekitar 1/10 kecepatan cahaya. Karena memiliki massa yang besar, daya tembus sinar alfa paling lemah diantara diantara sinar-sinar radioaktif. Diudara hanya dapat menembus beberapa cm saja dan tidak dapat menembus kulit. Sinar alfa dapat dihentikan oleh selembar kertas biasa. Sinar alfa segera kehilangan energinya ketika bertabrakan dengan molekul media yang dilaluinya. Tabrakan itu mengakibatkan media yang dilaluinya mengalami ionisasi. Akhirnya partikel alfa akan menangkap 2 elektron dan berubah menjadi atom helium.

b. Sinar beta ( ß )Sinar beta merupakan radiasi partikel bermuatan negatif. Sinar beta merupakan

berkas elektron yang berasal dari inti atom. Partikel beta yang bemuatan-l e dan bermassa 1/836 sma. Karena sangat kecil, partikel beta dianggap tidak bermassa sehingga dinyatakan dengan notasi . Energi sinar beta sangat bervariasi, mempunyai daya tembus lebih besar dari sinar alfa tetapi daya pengionnya lebih lemah. Sinar beta paling energetik dapat menempuh sampai 300 cm dalam uadara kering dan dapat menembus kulit.

c. Sinar gama (γ )Sinar gamma adalah radiasi elektromagnetek berenergi tinggi, tidak bermuatan dan

tidak bermassa. Sinar gamma dinyatakan dengan notasi . Sinar gamma mempunyai daya tembus. Selain sinar alfa, beta, gamma, zat radioaktif buatan juga ada yang memancarkan sinar X dan sinar Positron. Sinar X adalah radiasi sinar elektromagnetik.

Salah satu sifat menguntungkan dari sinar radioaktif adalah daya tembusnya yang tinggi. Kekuatan tembus sinar-sinar radioaktif ini dipengaruhi oleh daya ionisasinya. Daya ionisasi adalah kemampuan sinar radioaktif menarik elektron dari atom-atom yang dilewatinya. Partikel-a mempunyai daya ionisasi yang kuat karena muatannya positif. Ia lebih mudah menarik elektron bebas dari atom-atom. Partikel-ß memiliki daya ionisasi yang kurang kuat dan partikel- γ memiliki daya ionisai paling lemah. Untuk mengionisasi atom sinar radioaktif akan menggunakan energi yang dimilikinya, sehingga semakin kuat daya ionisasinya semakin banyak energinya yang hilang. Hal ini tentu saja berpengaruh pada daya tembusnya. Sinar- γ memiliki daya tembus paling kuat , kemudian sinar-ß dan yang paling lemah adalah sinar- α. Di udara terbuka sinar- α akan kehilangan banyak energi karena mengionisasi molekul-molekul udara sehingga hanya memiliki jangkauan beberapa centimeter saja.