JURNAL PRAKTIKUM
LABORATORIUM FISIKA MODERN
NAMA :
RINTO PANGARIBUAN
NIM :
110801050
KELOMPOK
: III B
JUDUL PERCOBAAN :
MENENTUKAN RATIO MUATAN DAN
MASSA ELEKTRON (e-/m)
TANGGAL PERCOBAAN : 19 OKTOBER 2012
ASISTEN :
SRI ANUGRAH WATI
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS
SUMATERA UTARA
MEDAN
2012
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar
Belakang
Pada tahun
1897 J.J. Thomson menyelidiki kelakuan sinar katoda. Sinar katoda adalah aliran
elektron-elektron yang keluar dari katoda dan masuk ke anoda. Pada percobaannya
Thompson berhasil menunjukkan bahwa sinar katoda merupakan partikel-partikel
yang jauh lebih ringan dari pada atom dan berada di semua bentuk benda. Hal ini
ditunjukkan dengan menentukan perbandingan muatan per massa elektron (e/m). Partikel yang menjadi bagian dari
sebuah atom tersebut dinamakan electron.Interaksi medan magnet seragam dengan
electron yang bergerak menghasilkan lintasan electron. Hal ini dikarenakan
electron mengalami gaya akibat medan magnet. Pada percobaan ini, medan magnet
berasal dari kumparan Helmholtz yang menghasilkan medan seragam. Tabung e/m
berisi helium dilengkapi dengan senapan electron dan pelat difeleksi. Model
atom Thomson ini berhasil menerangkan banyak
sifat atom yang diketahui seperti: ukuran, massa, jumlah electron,dan
kenetralan muatan elektrik. Dalam model ini, sebuah atom dipandang mengandung Z
electron yang dibenamkan dalam suatu bola bermuatan positif jari R bola ini
adalah jari-jari atom pula.
Keadaan ini sama seperti yang dialami sebuah benda bermassa m
yang tergantung pada sebuah pegas dengan tetapan pegas k, dalam medan gravitasi
bumi. Gaya pegas yang dialami benda, yang besarnya F = kx, berlawanan arah
dengan tarikan gravitasi bumi, yang besarnya F = mg.
1.2
Tujuan
1. Untuk
menentukan rasio muatan dan massa elektron secara praktek (metode lain dari
pembelokan medan magnet) dengan menggunakan tabung yang sama.
2.
Untuk mengetahui hubungan arus dengan
jejak elektron.
3.
Untuk mengetahui prinsip kerja tabung mata kucing.
4.
Untuk menegetahui hubungan flouresensi
dan fosforensi.
5.
Untuk mengetahui aplikasi dari penentuan
e/m.
BAB II
DASAR TEORI
Model
sruktur atom pertama adalah yang dikemukakan oleh J.J. Thomson, yang telah terkenal karena keberhasilannya
mencirikan electron dan mengukur nisbah muatan terhadap massa (e/m) electron.
Model atom Thomson ini berhasil menerangkan banyak sifat atom yang diketahui seperti: ukuran,
massa, jumlah electron,dan kenetralan muatan elektrik. Dalam model ini, sebuah
atom dipandang mengandung Z electron yang dibenamkan dalam suatu bola bermuatan
positif jari R bola ini adalah jari-jari atom pula.
Gaya pada sebuah electron yang
berjarak r dari pusat sebuah bola bermuatan positif berjari-jari R dapat dihitung
dengan menggunakan rumus-rumus dasar elektrostatik. Fraksi muatan dalam bola
itu dari muatan tatal Ze. Jadi,
Qdalam = Ze
=
Ze
(2.1)
Menurut
hulum Gauss, medan elektrik pada jarak r dapat dicari dari muatan total yang
terkandung didalam bola berjari-jari r :
ʃ E.dS =
qdalam (2.2)
Karena sifat simetri
bola dari persoalannya, medan elektrik E tetap nilainya diseluruh permukaan
bola, sehingga integralnya dapat langsung dihitung dengan hasil E.4𝝅r2. jadi,
E =
(2.3)
Denagn mengguanakan
persamaan (2.1) bagi muatan total yang terkandung didalam bola, kita peroleh
E =
(2.4)
Karena sebuah electron
dengan muatan e menderita gaya sebesar F = eE, maka
F =
r =
kr (2.5)
dengan k = Ze2/4𝝅ℇoR3.
Gaya ini cenderung menarik electron menuju pusat atom, sehinggga hasilnya dapat
memb rantakka atom. Oleh karena itu, harus ada gaya lain, yang melawan tarikan
ini agar semua electron dipertahankan tetap setimbang pada jari-jari r. gaya
tambahan ini dipasok oleh gaya tolak-menolak antara electron sehingga semua
electron tetap dalam kesetimbangan mantap.
Bendanya setimbang di bawah tarikan kedua gaya yang
berlawanan arah itu. Jika bendanya kita pindahkan sedikit jauh dari kedudukan
setimbangnya, kemudian dilepaskan, ia akan bergetar (osilasi) dengan frekuensi
v = (1/2𝝅)
Oleh karena itu, kita juga memperkirakan bahwa
electron-elektron dalam atom Thomson akan bergetar sekitar k edudukan
setimbangnya dengan frekuensi v = (1/2𝝅) x
. Karena muatan elektrik nyang bergetar
yang bergetar memancarkan gelombang electromagnet dengan frekuensi yang sama
dengan frekuensi getarnya, dapatlah kita perkirakan, bahwa berdasarkan model
Thomson, semua frekuensi radiasi yang dipancarkan atom akan memperllihatkan
frekuensi ciri khas ini.
Kegagalan mencolok model Thomson muncul dari hamburan
partikel (proyektil) bermuatan atom. Tinjaulah gerak sebuah partikel bermuatan
positif yang menerobos sebuah atom. Karena adanya gaya elektrik dari atom
terhadap partikel tersebut, maka lintasannya mengalami pembelokan yang cukup
berartidari arah gerak semulanya. Gaya-gaya tersebut adalah gaya tolak yang
ditimbulkan muatan positif atom, dan gaya tarik oleh electron-elektron yang
bermuatan negatif. Kita menganggap bahwa massa partikel yang dibelokkan
tersebut lebih besar daripada massa electron, tetapi lebih kecil daripada massa
atom. Pada peristiwa interaksi antara partikel dengan sebuah electron, gaya
tarik-menarik antara keduanya tentulah sama besar (menurut hukum ketiga
Newton), sehingga yang terutama merasakan akibatnya adalah electron yang
massanya jauh lebih kecil; sedangkan efeknya pada proyektil dapatlah diabaikan.
Karena itu, hanyalah muatan positif atom yang perlu kita tijau sebagai penyebab
pembelokan lintasan pertikel. Dengan alas an yang sama, kita abaikan pula gerak
atom, yang lebih besar massanya,sebagai akibat pengaruh proyektil bermuatan
yang lewat tersebut. Dengan demikian, percobaan kita adalah hamburan sebuah
partikel bermuatan positif oleh bagian atom yang paling padat dan bermuatan
positif dalam keadaan diam.
(Kenneth
S,Krane,2011)
Analisis yang dilakukan
di atas merupakan penerapan langsung dari hukum gerak Newton dan hukum coulomb
mengenai gaya listrik – keduanya merupakan tonggak fisika klasik dan sesuai
dengan pengamatan bahwa atom tersebut mantap. Namun, tidak sesuai dengan
teorielektron magnetik – tonggak lain dari fisika energi dalam bentuk gelomnamg
elektromagnetik. Sebuah elektron yang melintasi lintasan lengkung meupakan
partikel yang dipercepat ; jadi harus kehilangan energi terus – menerus,
membuat spiral menuju inti dalam suatu fraksi dari satu detik. Ketika teori ini
ditest secara langsung, ramalan teori elektromagnetik selau cocok dengan
eksperimen, namun atom tidak ambruk. Kont : adiksi (pertentangan) ini hamya
mungkin berarti satu hal: Hukum fisika yang berlaku dalam duniamakroskopik
tidak berlaku dalam dunia mikroskopik atom.
Penyebab kegagalan fisika klasik untuk menghasilkan
analisis struktur atomik yang berarti ialah kenyataan fisika klasik menghampiri
alam secara eksklusif dalam konsep abstrak partikel “murni” dan gelombang
“murni”. Seperti telah kita pelajari dalam dua bab terakhir, partikel dan
gelombang mempunyai banyak sifat yang sama, walaupun kecilnya tetapan Planck
menyebabkan dualitas partikel – gelombang tidakteramati dalam dunia
makroskopik. Kesahan fisika klasik menurun ketika kelakuan partikel dari
gelombang dan kelakuan gelombang dari partikel supaya atom dapat dimengerti.
Dalam sisa bab ini kita akan melihat bagaimana model atomik Bohr yang
menggabungkan pengrtian klasik dan modern, memenuhi tugasnya. Namun, kesuksesan
teori atom sepenuhnya baru diperoleh setelah kita masukkan pandangan mekanika
kuantum.
Pertanyaan yang menarik muncul pada tahap ini. Dalam
penurunan rumus hamburan Rutherford, kita telah memakai hukum fisika yang sama
yang telah menunjukkan kegagalan,jika dipakai untuk menunjukkan kemantapan
atomik.Mungkinkah menyerupai model Rutherford yang menyatakan inti sentral yang
kecil yang dilingkungi oleh elektron yang terletak agak jauh dari pusat. Namun
terjadinya suatu kebetulan yang mengherankan bahwa analisis mekanika kuantum
untuk hamburan partikel alfa dari selaput tipis menghasilkan rumus yang sama
dengan yamg diperoleh Rutherford. Hal ini membuktikan bahwa perhitungan klasik
sedikitnya bendar secara aproksimasi, kita perhatikan bahwa panjang gelombang
de-Broglie partikel alfa yang kelajuannya 2 x 107 m/s ialah :
(2.6)
= 5 x 10-15m
Jarak terdekat yang
dapat dicapai partikel alfa dengan panjang gelombang sebesar itu pada inti emas
ialah 3 x 10-14m yang berarti 6kali panjang gelombang de-Broglie,
sehingga sangat nalar untuk menganggap partikel alfa sebagai partikel klasik
ketika partikel itu berinteraksi. Jadi kita benar, ketika kita memikirkan atom
dengan model Rutherford.
Kemantapan teori atom Bohr untuk menerangkan asal – usul
garis spektrum merupakan salah – satu hasil yang menonjol, sehingga dirasakan
pantas untuk memulai membuka teori itu dengan menerapkannya pada spektrum
atomik.
Telah dikemukakan bahwa zat mampat (zat padat dan zat
cair) pada setiap temperatur memancarkan radiasi dimana setiap panjang
gelombang terdapat, walaupun dengan intensitas yang berbeda – beda. Berbagai
segi yang dapat diamati dari radiasi yang dipancarkan merupakan karakteristik
dari atom atau molekul secara individual yang terdapat disitu; harapan ini
ternyata terbukti secara eksperimental. Jika gas atomik atau uap atomik yang
bertekanan sedikit dibawah tekanan atmosfer “dieksitasikan”, biasanya dengan melakukan
arus listrik, radiasi yang dipancarkan mepunyai spektrum yang berisi hanya
panjang gelombang tertentu saja. Susunan ideal untuk mengamati spektrum atomik
seperti itu ditunjukkan dalam gambar spektrometer yang sesungguhnya memakai
kisi difraksi. Setiap unsur memperlihatkan spektrum garis yang unik bila
sampelnya dalam fase uap dieksitasikan; jadi spektroskopi meruoakan alat yang
berguna untuk menganalisis komposisi zat yang tak diketahui. Spektrum gas
molekular atau uap molekular berisi pita – pita yang terdiri dari banyak sekali
garis yang terletak sangat berdekatan.Pita timbul dari rotasi dan vibrasi
(getaran) atom dalam molekul yang tereksitasi elektronis. Bila cahaya putih
dilewatkan melalui gas itu akan menyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu
dari panjang gelombang yang terdapat pada spektrum emisi. Spektrum garis
absorpsi yang terjadi terdiri dari latar belakang yang terang ditumpangi oleh
garis gelap yang bersesuaian dengan panjang gelombang yang diserap. Garis
Fraunhofer dalam spektrum surya timbul karena bagian bersimetri (bercahaya
terang) dari matahri yang meradiasi sesuai dengan ramalan teoritis benda
bertemperatur 5800 K, dilingkungi oleh selubung gas yang lebih dinginyang
menyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu saja.
(Beiser,Arthur.1992)
Hidrogen memiliki
diameter sekitar 0.1nm; atom tersebut terdiri dari sebuah proton sebagai dengan
jari-jari sekitar
m dan sebuah elektron tunggal. Orbit
elektron model atom efektif pertama diperkenalkan oleh Niels Bohr pada tahun 1913.
Meskipun model tersebut telah digantikan oleh mekanika kuantum, banyak dari
hasil-hasil sederhananya masih berlaku. Versi paling awal dari model Bohr
menggambarkan elektron-elektron dalam orbit melingkar mengelilingi inti atom.
Atom hidrogen adalah sebuah elektron berputar mengelilingi sebuah proton
tunggal. Agar gelombang elektron ge brogile beresonansi atau sesuai dengan
suatu orbit dengan jari-jari r, hal
berikut ini berlaku :
Mvnrn =
(2.7)
Di mana n adalah
bilangan bulat. Besaran Mvnrn adalah momentum sudut
elektron dalam orbit ke-n. Laju elektron adalah v massanya adalah m, dan h
adalah konstanta planck, 6,63 x 10-34 J.det
(chang,raymon,2001)
Pada tahun 1897 J. J.
Thomson menyelidiki kelakuan sinar katoda. Sinar katoda adalah aliran
elektron-elektron yang keluar dari katoda dan masuk ke anoda. Pada percobaannya
Thompson berhasil menunjukkan bahwa sinar katoda merupakan partikel-partikel
yang jauh lebih ringan dari pada atom dan berada di semua bentuk benda. Hal ini
ditunjukkan dengan menentukan perbandingan muatan per massa elektron (e/m).
Partikel yang menjadi bagian dari sebuah atom tersebut dinamakan electron.
Interaksi medan magnet seragam dengan electron yang bergerak menghasilkan
lintasan electron. Hal ini dikarenakan electron mengalami gaya akibat medan
magnet. Pada percobaan ini, medan magnet berasal dari kumparan Helmholtz yang
menghasilkan medan seragam. Tabung e/m berisi helium dilengkapi dengan senapan
electron dan pelat difeleksi.
Rasio muatan dan massa elektron dapat ditentukan dari
elektron yang dibelokkan akibat pengaruh dari medan magnet seragam disekitarnya
yang kemudian suatu filamen dipanaskan dalam sebuah tabung vakum, yang
dihubungkan dengan beda potensial tertentu dan pemercepat tegangannya Sinar
katoda dibelokkan oleh muatan medan magnet yaitu kutub posiitf dan tarik
menarik ke arah kutub negatif. Fakta ini menjadi landasan bagi Thomson untuk
menyimpulkan bahwa sinar katoda sebagai arus partikel yang bermuatan negatif,
yang dinamakan elektron. Berdasarkan besarnya simpangan belok dari elektron
atau sinar katoda dalam medan magnet. Thomson dapat menentukan nisbah atau
perbandingan (rasio) antara muatan dan massa elektron (e/m) dari partikel
katoda yaitu :
e/m = 1,67 . 1011 C.Kg-1 = 1,67 . 108
C.g-1
dimana e adalah
muatan elektron,dan m adalah massa electron.
Lalu, pada tahun
1909, Robert Andreas Milikan melalui Tetesan Minyaknya, berhasil menemukan
nilai dari muatan elektron itu sendiri, yaitu sebesar :
e = 1,60217733 . 10-19 C
Dari dua
konstanta diatas, maka didapatkan massa dari elektron diam adalah sebagai
berikut :
e/m = 1,67 . 108 C.Kg-1 ; m = e/ 1,67 . 108 C.Kg-1
sehingga,
m = 9,11 . 10-28 g
Pistol elektron
berfungsi untuk mempercepat gerak elektron, sehingga memperbesar energi
Kinetiknya. Pada pratikum ini, dilakukan dengan prosedur menvariasikan arus
pada Acceleration volt. Secara matematis dapat dijelaskan sebagai berikut, jari
– jari kumparan sama dengan jarak antar kumparan. Geometri ini memberikan medan
magnet yang sangat seragam dekat dengan pusat kumparan. Kumparan Helmholtz dari
Aparatus e/m yang memiliki radius pemisahan 15 cm. Setiap kumparan memiliki 130
lilitan. Medan magnet (B) yang dihasilkan oleh kumparan sebanding dengan arus
(I) dengan persamaan sebagai berikut :
B = 7,80 . 10-4 . I
Untuk energi
Kinetik elektron yang dpercepat melalui potensial V adalah :
Ek = e.V
m.v2 = e.V
(2.8)
Gaya Lorentz
yang dialami, akan sama dengan gaya Sentripetalnya, yaitu sebagai berikut :
Fl = Fc
(2.9)
Maka dari rumus diatas, dapat kita tentukan rasio dari muatan dan massa
electron. (Pistol elektron) serta medan magnet-nya berasal dari kumparan
Helmholtz. Ini disebut juga dengan alat Aparatus (e/m). Disini akan didapatkan
energi Kinetik, gaya Sentripetal dan gaya Lorentz. Maka didapatkan nilai e/m =
2.V/(B.r)2. Dimana secara teori, besar dari e/m adalah 1,67 . 1011
C.Kg-1. Pada pratikum ini, pratikan memakai tabung vakum berbentuk
bulat, beserta dengan kumparan Helmholtz yang berbentuk bulat pula. Sehingga
dihasilkan sinar katoda yang berbentuk spiral.
Sinar katoda tidak terlihat oleh mata, tetapi keberadaannya dapat
diketahui karena mampu memendarkan zat Zns (sedangkan pada pratikum, pratilan
memakai zat Helium) yang terdapat pada kaca dinding tabung. Sinar katoda
dibelokkan oleh muatan medan magnet yaitu kutub posiitf dan tarik menarik ke
arah kutub negatif. Fakta ini menjadi landasan bagi Thomson untuk menyimpulkan
bahwa sinar katoda sebagai arus partikel yang bermuatan negatif, yang dinamakan
elektron. Berdasarkan besarnya simpangan belok dari elektron atau sinar katoda
dalam medan magnet. Thomson dapat menentukan nisbah atau perbandingan (rasio)
antara muatan dan massa elektron (e/m) dari partikel katoda. Pistol elektron
berfungsi untuk mempercepat gerak elektron, sehingga memperbesar energi
Kinetiknya. Pada pratikum ini, dilakukan dengan prosedur menvariasikan arus
pada Acceleration volt. Secara matematis dapat dijelaskan sebagai berikut, jari
– jari kumparan sama dengan jarak antar kumparan. Geometri ini memberikan medan
magnet yang sangat seragam dekat dengan pusat kumparan.
Kumparan Helmholtz dari Aparatus e/m yang memiliki radius pemisahan 15 cm.
Setiap kumparan memiliki 130 lilitan. Medan magnet (B) yang dihasilkan oleh
kumparan sebanding dengan arus (I)
Pada percobaan rasio muatan dan massa electron ini kita
akan mempelajari tentang gerak electron dalam medan magnet serta menentukan
rasio muatan dan massa elementer. Rasio muatan dan masa electron dapat
ditentukan dengan percobaan yang dilakukan pada sebuah tabung vakum yang
terdiri dari dua pelat logam yang berbeda, yaitu anoda (positif) dan katoda
(negative).
Interaksi medan magnet yang dihasilkan kumparan Helmholtz
dengan electron yang bergerak akibat adanya arus akan mengahsilkan pembelokan
lintasan. Ini tidak bisa dilihat dengan mata, makanya dalam pratikum, pratikan
menggunakan zat Helium. Dimana akibat dari zat Helium, sinar katoda (elektron
dari katoda menembus atau menumbuk He sehingga berbentuk seperti sebuah sinar)
yang agak berwarna kehijau – hijauan. Warna hijau ini diakibatkan oleh panjang
gelombang yang dicapai oleh elekron valensi He ketika bertumbukan dengan
elektron pada katoda.
Dalam pratikum ini, filament ini dipanaskan terlebih
dahulu. Agar elektron – elektron tersebut dapat bergerak keluar dari filament,
dipakailah alat pemercepat tegangan. Sinar yang pratikan lihat dari bola vakum
tersebut adalah sinar berbentuk spiral atau bulat, diakibatkan oleh kumparan
Helmholtz disekeliling bola vakum tersebut. Sehingga disini teradi gaya
Sentripetal dan gaya Lorentz. Untuk mentukan nilai rasio muatan dan massa
electron ini, terlebih dahulu kita harus menentukan jari-jari dari lingkaran
cahaya yang terbentuk tadi.
Gerak elektron yang
berbelok, diakibatkan oleh gaya Lorentz di sekitar medan magnet. Semakin besar
arus yang diberikan, jari – jari spiralnya semakin kecil, sedangkan semakin
besar tegangan yang diberikan, jari – jari spiralnya semakin besar pula. Untuk
nilai dari e/m, pratikan hampir mendekati nilai literaturnya yaitu 2,4 . 1011
C.Kg-1.
Untuk pratikan selanjutnya, agar memahami konsep terlebih
dahulu. Saat memulai pratikum, filament harus dipanaskan terlebih dahulu.
Selain itu, untuk mengukur diameter spiralnya, agar lebih hati – hati dan
teliti. Dan jagalah alat, untuk generasi berikutnya.
(JURNAL
FISMOD/Rasio e pen M/jurnal « my little world.htm)
BAB
III
METODOLOGI
PERCOBAAN
3.1
PROSEDUR
PERCOBAAN
1. Dibuat
rangkaian peralatan seperti gambar di bawah ini:
LT
|
12 Volt
|
EHT
|
mA
|
K
|
Tabung
Mata Kucing
|
EHT
|
A
|
2. Dihubungkan
EHT (6 kv) dengan anoda pada tabung mata kucing.
3. Dihubungkan
LT (3kv) dengan katoda pada tabung mata kucing sehingga di dapat perbedaan
tegangan antara katoda dengan anoda.
4. Dipasang
kumparan pada tabung mata kucing agar terdapat beda potensial pada rangkaian.
5. Dihubungkan
PSA, LT dengan EHT sehingga terdapat medan elektromagnetik pada tabung mata
kucing.
6. Dihidupkan
PSA.
7. Dihidupkan
LT (3kv).
8. Dihidupkan
EHT (6kv) sehingga dimulai tampak jejak elektron.
9. Diatur
arus dengan menggunakan ammeter dengan kelipatan 10 mA.
10. Diukur
perubahan arus setiap pertambahan arus 10 mA.
11. Diukur
jejak penyimpangan elektron setiap pertambahan 10 mA, dengan menggunakan
penggaris.
12. Dilakukan
percobaan tersebut sebanyak 2 kali.
13. Dicatat
hasil percobaan pada data percobaan.
3.2
PERALATAN
DAN FUNGSI
1. Tabung mata kucing
Berfungsi sebagai pemendar cahaya.
2. Kumparan
Berfungsi sebagai sumber medan
magnet.
3. Ammeter
Berfungsi
sebagai mengukur
arus.
4. PSA
Berfungsi sebagai sumber tegangan.
5. Wayer
– wayer
Berfungsi
sebagai penghubung antara peralatan satu dengan peralatan yang lain.
6. EHT (Earth High Tension)
Berfungsi sebagai pembangkit
tegangan tinggi pada rangkaian.
7. LT
(Low Tension)
Berfungsi sebagai pembangkit tegang
n rendah pada rangkaian.
8. Penggaris
Berfungsi untuk mengukur jejak
penyimpangan elektron.
9. Cok
sambung
Berfungsi sebagai pembagi sumber
tegangan dari PLN.
10. Multimeter
Berfungsi
sebagai mengukur arus dan tegangan yang mengalir.
11. Tissue
gulung
Berfungsi untuk membersihkan semua peralatan.
BAB IV
HASIL PERCOBAAN
DAN ANALISIS
4.1
DATA PERCOBAAN
V EHT = 3V
N = 320 lilitan/m
I(mA)
|
V1
(Volt)
|
V2
(Volt)
|
(Volt)
|
Z1
(cm)
|
Z2
(cm)
|
(cm)
|
10
|
0,12
|
0,1
|
0,11
|
0,1
|
0,1
|
0,1
|
20
|
0,19
|
0,8
|
0,185
|
0,25
|
0,225
|
0,2375
|
30
|
0,16
|
0,22
|
0,19
|
0,3
|
0,3
|
0,3
|
40
|
0,31
|
0,3
|
0,305
|
0,4
|
0,45
|
0,425
|
50
|
0,39
|
0,38
|
0,385
|
0,5
|
0,55
|
0,525
|
60
|
0,43
|
0,46
|
0,445
|
0,6
|
0,625
|
0,625
|
70
|
0,52
|
0,52
|
0,52
|
0,63
|
0,9
|
0,765
|
80
|
0,62
|
0,60
|
0,61
|
0,85
|
1,0
|
0,925
|
90
|
0,70
|
0,70
|
0,70
|
1,5
|
1,1
|
1,3
|
100
|
0,78
|
0,78
|
0,78
|
1,6
|
1,4
|
1,5
|
Medan, 19 Oktober 2012
Assisten,
Praktikan,
( Sri Anugrah Wati )
( RINTHO )
4.2
ANALISIS PERCOBAAN
1. Menghitung
R untuk masing-masing jarak
R =
dengan d = 10 cm
R1 =
=
=
500,05 cm = 5,0005 m
R2 =
=
=
212,9 cm = 2,129 m
R3 =
=
=
166,8 cm = 1,668 m
R4 =
=
=
117,85 cm = 1,178 m
R5 =
=
=
95,5 cm = 0,955 m
R6 =
=
=
80,3 cm = 0,803 m
R7 =
=
=
65,7 cm = 0,657 m
R8 =
=
=
58,90 cm = 0,5890 m
R9 =
=
= 39,1 cm = 0,391 m
R10=
=
=
34,1 cm = 0,341 m
2. Menghitung
perbandingan rasio muatan dan massa elektron untuk masing-masing jarak.
= 4
x
10-7 WA-1m-1
=
320 lilitan/m
V rata-rata
e/m =
e/m1
=
=
= 0,0054
x 1011
e/m2 =
=
=
0,012 x 1011
e/m3 =
=
=
0,0094 x 1011
e/m4 =
=
=
0,017 x 1011
e/m5 =
=
=
0,020 x 1011
e/m6 =
=
=
0,023 x 1011
e/m7 =
=
=
0,030 x 1011
e/m8 =
=
=
0,034 x 1011
e/m9 =
=
=
0,07 x 1011
e/m10 =
=
=
0,086 x 1011
3. Menghitung
efisiensi
n
=
x
100 %
n =
x
100 % = 99,6 %
n =
x
100 % = 99,3 %
n =
x
100 % = 99,5 %
n =
x
100 % = 99 %
n =
x
100 % = 98 %
n =
x
100 % = 98,6 %
n =
x
100 % = 98,2 %
n =
x
100 % = 98 %
n =
x
100 % = 96 %
n =
x
100 % = 95 %
4. Membuat
grafik
(Terlampir)
BAB
V
KESIMPULAN
DAN SARAN
5.2
Kesimpulan
1. Ratio
muatan dan massa elektron merupakan elektron yang bergerak dengan lintasan
melingkar dengan jari – jari lintasan r dan terdiri dari kumparan yang memiliki
lilitan dan arus yang melalui kumparan tersebut. Maka secara sistematis ratio
e/m dapat ditentukan dengan menggunakan rumus :
e/m =
dandapat
ditentukan ratio muatan dan massa elektron secara praktek dan secara teori.
Secara
praktek :
e/m1
=
=
=
0,0054 x 1011
e/m2 =
=
=
0,012 x 1011
e/m3 =
=
=
0,0094 x 1011
e/m4 =
=
=
0,017 x 1011
e/m5 =
=
=
0,020 x 1011
e/m6 =
=
=
0,023 x 1011
e/m7 =
=
=
0,030 x 1011
e/m8 =
=
=
0,034 x 1011
e/m9 =
=
=
0,07 x 1011
e/m10 =
=
=
0,086 x 1011
Sedangkan
untuk ratio muatan dan massa secara teori adalah 1,75 x 1011 C/Kg
2. Hubungan
antara arus dan jejak penyimpangan yaitu makin besar beda potensial atau arus
yang mengalir maka jejak elektron juga akan semakin jauh menyimpang dari
keadaan semula. Jadi hubungannya adalah berbanding lurus.
3. Cara
kerja dari tabung mata kucing adalah merupakan tempat lintasan elektron yang
bertugas memancarkan elektron – elektron yang nantinya akan menumbuk layar
fosfor sehingga menjadi flouresensi dan akan terdapat jejak penyimpangan
elektronnya.
4. Hubungan
antara flouresensi dengan fosforensi adalah pada flouresensi, elektron menumbuk
layar fosfor sehingga memendar dan setelah itu kembali lagi kebentuk awal.
Sedangkan fosforensi, setelah menumbuk layar fosfor maka akan memendar dan
setelah itu tidak akan kembali lagi kebentuk semula.
5. Aplikasi
dari percobaan menetukan ratio e/m adalah : Pesawat televisi yaitu pada bagian tv terdapat
filament yang terdapat filament yang terdapat pada sejumlah electron yang
menumbuk layar fosfor sehingga terpendar dan akan menghasilkan gambar
5.2 Saran
1.
Diharapkan kepada praktikan selanjutnya
agar mempersiapkan diri sebelum melakukan percobaan.
2.
Diharapkan kepada praktikan selanjutnya
agra mengetahui peralatan apa saja yang dipergunakan dalam percobaan mata
kucing.
3.
Diharapkan kepada praktikan selanjutnya
agar mengetahui prosedur percobaan sebelum melaksanakan praktikum.
DAFTAR
PUSTAKA
Beiser,Arthur.1992.”KONSEP
FISIKA MODERN”.Edisi Ketiga.Erlangga,Jakarta.
Halaman : 114-121
Chang,Raymond.”KIMIA
DASAR”.Edisi Ketiga.Jakarta : Erlangga.2001.
Halaman
: 30 – 34.
Kenneth S. Krane. 2011. “FISIKA MODERN”. Penerbit
Universitas Indonesia, Jakarta.
Halaman 221-224.
http://www. JURNAL
FISMOD/Rasio e pen M/jurnal « my little world.htm
Tanggal akses : 18 oktober 2012
Waktu : 19.00 WIB
Medan, 19 Oktober 2012
Asisten,
Praktikan,
(Sri Anugrah Wati )
( Desi Permata Sari )
RESPONSI
Nama : DESI PERMATA SARI
NIM : 110801010
Judul : Menentukan Ratio
Muatan dan Massa Elektron (e-/m)
Kelompok : III B
Asisten : Sri Anugrah Wati
1.
Berapakah massa diam elektron?
Jawab :
Me = 9,1 x 10-31 kg
2.
Tuliskan peralatan dan fungsi secara
lengkap!
Jawab:
1.
Tabung mata kucing
Berfungsi
sebagai pemendar cahaya.
2.
Kumparan
Berfungsi
sebagai sumber medan magnet.
3.
Ammeter
Berfungsi
sebagai mengukur arus.
4.
PSA
Berfungsi
sebagai sumber tegangan.
5.
Wayer – wayer
Berfungsi
sebagai penghubung antara peralatan satu dengan peralatan yang lain.
6.
EHT
(Earth High Tension)
Berfungsi
sebagai pembangkit tegangan tinggi pada rangkaian
7.
LT (Low Tension)
Berfungsi
sebagai pembangkit tegangan rendah pada rangkaian.
8.
Penggaris
Berfungsi
untuk mengukur jejak penyimpangan elektron.
9.
Cok sambung
Berfungsi
sebagai pembagi sumber tegangan dari PLN.
10.
Multimeter
Berfungsi
sebagai mengukur arus dan tegangan yang mengalir
3.
Jelaskan perbedaan fofforesensi dan
fluoresensi.
Jawab:
a. Posforesensi ialah proses elektron
yang memendar dan menumbuk dinding fosfor kemudian memencar dan tiidak dapat
kembali pada keadaan semula.
b.
Flouresensi ialah proses elektron yang memendar dan menumbuk dinding fosfor
kemudian memencar tetapi dapat kembali keadaan semula.
4. Jelaskan prinsip kerja tabung mata kucing!
Jawab
:
Cara
kerja dari tabung mata kucing adalah merupakan tempat lintasan elektron yang
bertugas memancarkan elektron – elektron yang akan menumbuk layar fasfor
sehingga terjadi flouresensi dan akan terjadi jejak elektron.
5. Tuliskan
sebanyak-banyaknya yang anda ketahui.
Jawab :
Jika hanya ada medan magnit yang
arahnya keluar dari bidang diagram, arus elektron itu menyimpang keatas. Dengan
mengatir secara tepat kombinasi medan magnit dan medan listrik itu,
penyimpangan itu dapat dibuat nol. Dalam keadaan seperti ini, gaya listrik eE
pada elektron dalam daerah medan yang diseberangi (crossed fields) sama
besarnya berlawanan arahnya dengan gaya magnit evB.
Misalkan sekarang medan listrik itu
diputuskan, maka aliran elektron bergerak melaui medan magnit dengan
melengkung, jari-jari lengkungan ini seperti kita lihat adalah
Digabungkan
dengan persamaan (2.7) dan (2.8) maka, kita peroleh
Jari-jari
R dapat diturunkan dari perpindanhan bintik fluoaresen itu, besarnya medan
magnit dan jarak dari medan kelajar dan dari itu e/m dapat dihitung. Denga
macam perubahan,m metode Thomson ini dipergunakan untuk menentuka e/m. harga
paling tepat yang didapat sampai sekarang ialah.
TUGAS PERSIAPAN
Nama
: DESI PERMATA SARI
NIM : 110801010
Kelompok
: III B
Judul
: Menentukan Ratio Muatan dan Massa Elektron (e/m)
Asisten
: Sri Anugrah Wati
1. Sebutkan
beberapa factor yang menyebabkan deviasi! Jelaskan!
Jawab :
Besar sudut datang
Sudut sinar bias
2. Buktikan
bahwa Ek = e.V
Jawab :
Katoda dipanasi menggunakan pemanas
(heater) dan melepaskan elektron termal. Jika antara katoda dan anoda diberi
beda potensial maka elektron-elektron dipercepat dalam medan listrik antara
anoda dan katoda.Jika kecepatan elektron saat lepas dari katoda diabaikan dan
tegangan yang digunakan pada anoda adalah V (volt) , maka kecepatan elektron v
(m/s) saat melewati anoda memenuhi hukum kekekalan energi, yaitu
3. Buktikan
persamaan :
=
Jawab :
(1)
Elektron yang dipancarkan tegak
lurus terhadap medan listrik homogen akan mengalami gerak melingkar pada laju
yang sama dalam bidang yang tegak lurus medan listrik. Jika rapat fluks medan
listrik adalah B (Wb/m2), laju gerak melingkar adalah v (m/s), jari-jari
lingkaran r (m), maka gaya Lorentz menjadi gaya sentripetal gerak melingkar.
(2)
Dari persamaan (1) dan (2), maka
muatan spesifik elektron dapat dinyatakan sebagai:
=
RESPONSI
Nama :
Desi Permata Sari Siagian
NIM :
110801010
Judul : Menentukan Ratio Muatan
Elektron dan Massa Elektron e-/m
Assisten
: Sri Anugrah Wati
1.
Berapakah nilai dari :
a. Massa
diam elektron (M0)
b. Kecepatan
cahaya (c)
c. Konstanta
Planck (h)
2.
Peralatan dan Fungsi .
3.
Daftar Referensi.
4.
Tuliskan tugas persiapan no.3.
5.
Sebuah foton memiliki panjang gelombang
5x10-6m. Berapakah energinya dalam elektron tersebut ?
JAWABAN
1.
a. M0 = 9,1 x10-31
kg
b. c = 3 x 108
m/s
c. h = 6,63 x 10-34
J.det
2.
Peralatan
dan fungsi :
1. Tabung mata kucing
Berfungsi sebagai pemendar cahaya.
2. Kumparan
Berfungsi sebagai sumber medan
magnet.
3. Ammeter
Berfungsi
sebagai mengukur
arus.
4. PSA
Berfungsi sebagai sumber tegangan.
5. Wayer
– wayer
Berfungsi
sebagai penghubung antara peralatan satu dengan peralatan yang lain.
6. EHT (Earth High Tension)
Berfungsi sebagai pembangkit
tegangan tinggi pada rangkaian.
7. LT
(Low Tension)
Berfungsi sebagai pembangkit tegang
n rendah pada rangkaian.
8. Penggaris
Berfungsi untuk mengukur jejak
penyimpangan elektron.
9. Cok
sambung
Berfungsi sebagai pembagi sumber
tegangan dari PLN.
10. Multimeter
Berfungsi
sebagai mengukur arus dan tegangan yang mengalir.
3.
Daftar Referensi :
·
Beiser,Arthur.1992.”KONSEP FISIKA
MODERN”.Edisi Ketiga.Erlangga,Jakarta.
Halaman
: 114-121
·
Kenneth
S. Krane. 2011. “FISIKA MODERN”. Penerbit Universitas Indonesia,
Jakarta.
Halaman 221-224.
4. Buktikan
persamaan :
=
Jawab :
(1)
Dimana :
Elektron yang dipancarkan tegak
lurus terhadap medan listrik homogen akan mengalami gerak melingkar pada laju
yang sama dalam bidang yang tegak lurus medan listrik. Jika rapat fluks medan
listrik adalah B (Wb/m2), laju gerak melingkar adalah v (m/s), jari-jari
lingkaran r (m), maka gaya Lorentz menjadi gaya sentripetal gerak melingkar.
(2)
Dari persamaan (1) dan (2), maka
muatan spesifik elektron dapat dinyatakan sebagai:
5.
Dik
: λ = 5x10-6m
Dit
: e...?
Penyelesaian
:
Joule
GAMBAR PERCOBAAN MENENTUKAN RATIO
E/M
SESAMA BLOGER DILARANG SALING MENDAHULUI
No comments:
Post a Comment