DIFRAKSI ELEKTRON

A. Tujuan percobaan

Meneliti sifat-sifat gelombang elektron secara kuantitatif dengan proses difraksi

terhadap kristal. Sifat elektronnya memiliki sifat sebagai gelombang dan memiliki sifat

sebagai materi.

B. Landasan Teori

Tabung difraksi elektron digunakan untuk memperlihatkan pengaruh berkas

elektron terhadap Polycristaline graphite dan keberadaan dari elektron. Emisi elektron

dihasilkan oleh sinar tunggal berukuran kecil dari panas katoda yang keluar melalui pin

diagfragma, yang sebelumnya difokuskan oleh sistem optik. Kejadian yang sangat

mencolok ini dibatasi oleh berkas sinar monokromatik pada lapisan Polycristaline

graphite yang mana stuktur atom disusun seperti kisi-kisi yang disebut bengan difraksi

kisi.

Difraksi yang dihasilkan pada layar pendar berupa dua cincin sepusat yang

dinyatakan dengan difraksi elektron. Diameter berubah-ubah sesuai dengan panjang

gelombang yang dihasilkan oleh percepatan tegangan yang masing-masing dari kedua

cincin berpedoman pada pantulan Bragg pada atom dibidang datar graphite.

Pantulan berkas elektron dinyatakan dengan persamaan Bragg yaitu :

2d sin = n ………………………………….(1)

dimana :

d : Jarak antar kisi-kisi

: Sudut pantulan

: Panjang gelombang berkas electron

Efek pantulan terjadi jika hasil dari persamaan (1) di integralkan terhadap panjang

gelombang. Jika electron menumbuk lembaran graphite, maka beberapa dari electron

akan membentuk sudut radiasi insiden denagn persamaan (1). Seluruh pantulan dari

sumber kristal seakan-akan dikulit kerucut dengan berbasiskan sumbu x. berkas electron

1

yang telah didifraksikan kelayar pendar yang juga merupakan bagian sumbu y kerucut

tabung ternyata tampak seperti lingkaran.

Gambar : Skema difraksi Elektron Debye-Sherrer

Dari gambar 1 maka

……………………..(2)

Dari persamaan (2) maka untuk sudut kecil dari gambar didapat :

…………………….(3)

Jika persamaan (2) disubtitusikan kedalam persamaan (1) maka besarnya panjang

gelombang dapat ditentukan jika n = 1

……………………..(4)

Sedangkan panjang gelombang yang diketahui dari percepatan maka jarak jari –

jari kedua cincin grafita yang telah didifraksikan :

…………………….(5)

Dimana :

d = jarak estimasiterhadap diameter bola gelas

R = jari-jari cincin atom

= panjang gelombang de Broglie

Panjang gelombang dari mikro Analog dengan foton dari energi suatu foton adalah :

…………………….(6)

2

R1 R2

L

Jika foton ini dianggap sebagai suatu partikel maka energi partikel ini adalah

masa relatifitasnya, yaitu : ..…………………..(7)

Bila persamaan (6) disubtitusikan kepersamaan (7) didapat :

……………………(8)

Hasil transfer de Broglie dari foton ke material dinyatakan sebagai suatau partikel

dengan massa m bergerak dengan kecepatan V dan panjang gelombang :

…………………...(9)

Dari percobaan kecepatan dan panjang gelombang elektron dihitung dengan

menggunakan besarnya tegangan listrik, yang dipakai (U) untuk menggerakkan elektron

tersebut, jika U adalah tegangan listrik yang digunakan maka, energi gerak elektron

adalah :

…………..(10)

Momentum electron adalah :

………….(11)

A. Prosedur Percobaan

a. Rangkailah alat-alat yang digunakan seperti pada gambar 2

3

A

Gambar 2. Blok Diagram Rhesostat

b. Berikan tegangan untuk power supply dan transformator tanpa medan magnetik

kealat difraksi electron. Sebaliknya dilakukan dalam ruangan gelap. Untuk

pemasangan lihat pada gambar 2, hidupkan tegangan filamen dan pemancar panas

dengan aras 0,3A dan tegangan keanoda dari 10 – 5kV. Jikafilamen tabung telah

menyala, berarti rangkaian telah benar.

c. Periksalah kuat arus emisi (maksimum 200A) dan lapisan graphite secara

kontuniu. Jika kuat arus emisi melebihi 200A, matikan tegangan sumber dan atur

tegangan anoda sampai 0V dan power supply.

d. Kalibrasi posisi magnet tabung hingga membentuk titik berwarna hijau pada lapisan

graphite. Jika cincin hasil difraksi tidak didapatkan, ubah arah berkas electron

dengan mengkalibrasi magnet bintik pada kisi graphite dengan arah defect bebas.

Kedua cincin mempunyai jarak defect d1 = 2,13 x 10-11 meter dan defect d2 =1,23 x

10-10 meter.

e. Tentukan jari-jari cincin atom untuk setiap tegangan pemercepat difraksi electron.

Tugas Difraksi Elektron

i. Panjang gelombang ( ) untuk setiap penurunan tegangan

1. Panjang gelombang dari R1 dan d1 dengan = m

4

2. Panjang gelombang dari R1 dan d2 dengan = m

5

3. Panjang gelombang dari R2 dan d1 dengan = m

6

4. Panjang gelombang dari R2 dan d2 dengan = m

7

ii. Hitung kontanta Planck (h) untuk :

1. Konstanta Planck dari R1 dan d1.

8

2. Konstanta Planck dari R2 dan d1.

9

3. Konstanta Planck dari R1 dan d2.

4. Konstanta Planck dari R2 dan d2.

10

iii. Cari panjang gelombang rata-rata ( ) dan untuk :

1. dan untuk R1 dan d1.

11

2. dan untuk R1 dan d2.

3. dan untuk R2 dan d1.

4. dan untuk R2 dan d2.

12

iv. Hitunglah dan :

1. Untuk R1 dan d1

13

2. Untuk R2 dan d1

14

3. Untuk R1 dan d2

4. Untuk R2 dan d2

15

v. Kecepatan elektron

16

B. Kesimpulans

a. Dari hasil eksperimen terlihat bahwa semakin besar diberikan beda potensial maka

jari-jari dari cincin atom semakin kecil.

b. Dari hasil eksperimen didapat konstanta planck dengan selisih yang sangat kecil

dengan konstanta yang telah ditentukan.

c. konstanta planck hanya mengau untuk jenis atom yang masanya ringan khususnya

atom hydrogen, karena atpom hydrogen mempunyai energi ikat yang sangat kuat dan

mempunyai satu electron dikulit terluar.

d. Tabung difraksi electron digunakan untuk memperlihatkan pengaruh berkas electron

terhadap polycristaline graphite dan keberadaan electron. Energi yang dihasilhan

sinar tunggal berukuran kecil dari panas yang keluar dari electrode katoda melalui pin

diagfrahma yang sebelumnya telah difokuskan oleh system garis. Kejadian ini

dibatasi oleh berkas monokromatik pada lapisan polycristaline yang mana stuktur

atom disusun seperti kisi-kisi yang disebut kisi difraksi electron.

e. Kesalah yang terjadi pada percobaan mungkin trejadi karena tabung difraksi electron

yang tidak vakum (tidak hampa udara).

C. Daftar Pustaka

Physic experimen, (1987), volume 7 (555-19), Leybold Didactic GMBH Publishing

Company.

New physic leaflests for Co. Meges and Universities Volume 4 (555-19), Leybold

Didactic GMBH publishing Company.

17

18