Hamburan Rutherford Fisika Inti

TUGAS FISIKA INTI

HAMBURAN RUTHERFORD

Kelompok                   : 6 (Enam)

Nama                          : Tiara Veronica               (A1E014013)

                                      Mahilda Wiwit H          (A1E014015)

                                      Mika Dwi Permata        (A1E014025)

                                      Silvia Anggri Wijaya     (A1E014031)

                                      Hanis Destrini               (A1E014067)

Hari,tanggal                : Jumat, 3 Maret 2017

Dosen Pengampu        : Eko Risdianto, S.Si, M.Cs

UNIVERSITAS BENGKULU

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

2017

HAMBURAN RUTHERFORD

A.  Percobaan Rutherford

Pada tahun 1911, Ertnest Rutherford bersama dua orang asistennya melakukan suatu percobaan untuk menguji teori atom JJ.Thomson, yang menyatakan bahwa :

Elektron tersebar merata pada atom, seperti halnya kimsis pada roti, dan massa atom tersebar merata diseluruh isi atom.

Rutherford melakukan percobaan dengan menggunakan beberapa kompenen, seperti Gambar 1.1 berikut:

Gambar 1.1 Percobaan Rutherford

1.      Kotak Timbal yang didalamnya terdapat pemancar partikel alpha

2.      Slit atau celah yang terbuat dari pelat timbal.

3.      Pelat Tipis yang terbuat dari emas

4.      Layar Berpendar berfungsi sebagai dektetor, yang dilapisi oleh zat ZnS (Seng Sulfida)

Di dalam kotak timbal, terdapat unsur radioaktif radium yang menghasilkan unsur radon dan partikel alpha. Partikel alpha digunakan karena sifatnya yang sama atau setara dengan atom He yang bermuatan (+2) dan bermassa 4 sma (2 proton dan 2 neutron). Jika partikel yang digunakan bermuatan negatif misalnya partikel beta atau elektron, maka elektron akan bergabung dengan e^- lain dan diteruskan sinarnya.

Selanjutnya terdapat sebuah celah yang disebut dengan slit. Celah ini dipasang dengan tujuan untuk menyaring arah pergerakan partikel alpha, agar tetap lurus (tidak konvergen maupun tidak divergen). Celah tersebut dibuat dari bahan timbal. Bahan timbal digunakan karena partikel alpha yang daya tembusnya paling kecil, tidak bisa menembus timbal dan sifat timbal yang menahan radiasi.

Pelat emas digunakan karena sifatnya yang sulit teroksidasi, mudah dibentuk, dan tersusun atas kristal ccp (cubic close packed). Jika logam yang digunakan bersifat mudah teroksidasi, maka yang tertembak adalah oksidanya bukan atomnya.

Layar atau detektor, dilapisi ZnS yang berfungsi untuk menangkap radiasi dan mengubahnya menjadi energi lain (listrik).

Partikel alpha yang dihasilkan unsur radio aktif Radium ditembakkan dengan kecepatan 2x10⁷ m/s.  Partikel alpha yang memiliki daya tembus yang paling kecil dibandingkan dengan partikel Beta dan Gamma tidak bisa menembus timbal. Karena terdapat celah, partikel alpha tetap bergerak lurus melewati celah dan menumbuk lempeng emas.

Gambar 1.2 Model atom Thomson dan Rutherford

Jika teori atau model atom Thomson benar, maka seluruh partikel alpha akan diteruskan. Akan tetapi hasil yang muncul dari percobaan Rutherford meskipun terdapat banyak partikel yang diteruskan, ada sebagian kecil partikel dibelokkan dan dipantulkan.

Gambar 1.3 Percobaan Rutherford menembakkan sinar alfa pada lempengan emas tipis

Hasil ini kemudiam membawa Rutherford menuju 3 kesimpulan :

1.    Sebagian besar partikel alpha menembus lempeng emas tanpa dibelokkan, karena melewati ruang kosong. Sehingga ia berasumsi bahwa jarak antara inti atom dan elektron sangatlah jauh jiak dibandingkan dengan ukuran elektron dan inti atom.

2.  Sedikit sekali partikel alpha yang dipantulkan kembali. Hal ini menunjukkan bahwa partikel alpha (+2) menumbuk inti atom yang bermuatan positif.

3.    Sebagian kecil partikel alpha dibelokkan. Peristiwa ini menunjukkan bahwa muatan inti atom sejenis dengan partikel alpha (+2), ketika partikel alpha lewat didekat ini atom, partikel akan dibelokkan oleh gaya tolak-menolak muatan listrik yang sejenis.

Meskipun model Rutherford telah mampu menjelaskan struktur atom yang rumit dengan baik dan mudah dipahami serta menjelaskan bentuk lintasan elektron, akan tetapi model ini masih memiliki kekurangan :

1.      Tidak bisa menjelaskan dimana letak elektron dan cara rotasinya

2.      Tidak dapat menjelaskan spektrum garis pada atom hidrogen

3.      Tidak dapat menjelaskan elektron tidak jatuh ke inti atom

B.  Energi Kinetik Partikel Alpha

Kita gunakan persamaan hukum kekekalan peluruhan yaitu energi sebelum reaksi= energi setelah reaksi.

Untuk partikel α, karena ia terbentuk dari penguraian unsur Radium (Ra), maka,

Dimana Q adalah energi reaksi dalam satuan massa atom (u) yang ditentukan dengan,

Selanjutnya, energi kinetik partikel α dihitung dengan persamaan

     

C.  Menghitung Jari-Jari Inti Atom

Energi partikel alpha yang bergerak dengan kecepatan v pada mulanya adalah energi kinetik.

Ketika alpha bergerak mendekati inti, energi kinetik terus berkurang hingga mencapai nilai minimum.

Ketika partikel alpha berada pada jarak yang sangat dekat dengan inti, atau ketika partikel alpha menumbuk lempeng emas, semua energi kinetik minimum, dan energi potential menjadi maksimum. Untuk menghitung besar jari-jari inti atom, digunakan persamaan:

    Dimana, muatan alpha = 2e, muatan Au = Ze (Z=79) dan Ek=4,78 MeV.  Sehingga :

Jadi, jari-jari inti atom adalah 4,66 x 10^-14m

D.  Hubungan Antara Parameter Dampak dan Sudut Hamburan

Gambar 1.4 Hubungan antara b dan θ

Sudut hambur θ berhubungan dengan impact parameter b; partikel α yang datang dengan impact parameter b akan terhambur ke arah θ:

Ø Partikel α yang datang dengan impact parameter lebih besar (jauh dari inti Au, interaksi lebih lemah) akan terhambur ke sudut yang lebih kecil.

Ø Parameter dampak (b) merupakan jarak minimum partikel alpha tersebut yang mendekati inti bila tidak terdapat gaya diantar partikel alpha dan inti atom.

Sudut hamburan ( q ) merupakan sudut antara arah pendekatan asimtotik (kurva distribusi normal yang tidak akan menyentuh absisnya) partikel alpha dan arah peninggalan asimtotik partikel itu. Persamaan hubungan antara Sudut hamburan θ dengan parameter dampak b :

   

E.  Hubungan Antara Jumlah Partikel dan Sudut Hamburan

Gambar 1.5 Grafik hubungan antara jumlah partikel dan sudut hamburan

       Berdasarkan grafik diatas, dapat kita ketahui bahwa apabila semakin besar sudut hamburan makan jumlah partikel yang terbentuk akan semakin sedit. Sehingg hubungan antara jumlah partikel dan sudut hamburan dapat kita katakan berbanding terbalik.