Elektron 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-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.

Sifat-sifat yang mendukung yang dihasilkan oleh sinar katoda menyebabkan sinar katoda digolongkan sebagai partikel dasar atom dan disebut sebagai elektron.

Sinar katoda adalah pancaran berkas pertikel bermuatan negatif yang diamati didalam

tabung vakum,yaitu tabung kaca hempa udara yang dilengkapi oleh paling sedikit 2 elktroda

logam yang diberi tegangan listrik katoda negatif dan anoda positif .Sinar katoda atau yang

lebih di kenal dengan sinar elektron memiliki perannya masing-masing di dunia. Salah

satunya adalah aplikasinya tidak hanya di dunia pendidikan dan kesehatan namun juga di

kehidupan sehari-hari. Contohnya pada mikroskop elektron yang penggunaannya memiliki

revolusi lebih baik dari mikroskop cahaya.

Tabung sinar katoda atau yang lebih sering disebut dengan (cathode ray

tube)

Atau di singkat CRT. Tabung sinar katoda dijumpai dalam osiloskop dan alat yang

serupa yang digunakan dalam tabung gambar tv dan layar peraga komputer. Nama CRT itu

bermula pada awal tahun 1900-an. Tabung sinar katoda ini menggunkan sinar elektron

sebelum sifat dasar dari sinar ini dimengerti, sinar ini dinamakna sinar katoda karena sinar itu

muncul keluar dari katoda (elektroda negatif) dari sebuah tabung ruang hampa.

Bagian dari tabung ini adalah sebuah ruang hampa yang sangat baik dengan tekanan

sebesar 0,01 Pa (10-7 atom) atau lebih kecil. Paada tekanan yang lebih besar, tumbukan

elektron dengan molekul udara akan menghamburkan sinar elektron itu secara berlebihan.

Katoda dinaikkan suhunya oleh pemanas dan elektron menguap dari permukaan katoda itu.

Anoda yang mempercepat elektron itu dengan sebuah lubang kecil di pusatnya dipertahankan

pada potensial positif V 1yang tinggi yang orde nya sebesar 1 sampai 20 kv ,relatif terhadap

katoda . selisih potensial itu menimbulkan sebuah medan listrik yang diarahkan dari kanan ke

kiri dalam daerah di antara katoda yang mempercepat elektron dan katoda. Elektron lewat

melalui lubang dalam anoda itu membentuk sebuah berkas sinar yang sempit dan berjalan

dengan kecepatan horizontal yang konstan dari anoda ke layar fluoresen ( layar pijar).

Kawasan dimana elektron itu menumpuk layar akan bercahaya terang.

Kisi kontreol mengatur banyaknya elektron yang mencapai anoda itu dan dengan

demikian mengatur terangnya titik pada layar itu. Anoda yang memfokuskan sinar elektron

itu memastikan bahwa elektron yang meninggalkan katoda itu dalam arah yang sedikit

berbeda.

Selanjutnya adalah mikroskop elektron yang di dalam aplikasinya menggunakan sinar

elektron yang menggantikan fungsi cahaya, yang memilki revolusi lebih baik. Di dalam bab

ini akan di bahas secara mendalam mengenai apa itu mikroskop elektron dan hal-hal yang

perlu diketahui mengenai mikroskop ini.

PROSES TERJADINYA SINAR KATODA

Filamen tabung di panaskan dengan tegangan listrik 1,5 volt sampai 3 volt. Elektron

akan bergerak, katoda akan semakin negatif. Gerakan elektron akan mengarah ke anoda

melewati grid I, GRID II, grid III, selanjutnya ke anoda. Adanya gerakan elektron ini akan

menghasilkan sinar.

Sejarah Penemuan Elektron Proton dan Neutron - Sebelum ilmu Kimia berkembang, para filsafat Yunani Kuno sudah mengenal istilah atom. Menurut pandangannya, atom adalah partikel terkecil yang membangun materi. Dengan teknologi modern, atom dapat diurai menjadi partikel-partikel yang lebih kecil, dinamakan partikel subatom, yaitu elektron, proton, dan neutron.

1. Penemuan Elektron

Keberadaan elektron dapat diketahui berdasarkan percobaan sinar katode (Sir William Crookes, 1879). Dalam percobaannya, Crookes menggunakan alat yang disebut tabung sinar katode atau disebut juga tabung Crookes (lihat Gambar 1.1).

Gambar 1.1 Sinar katode adalah elektron yang memiliki massa.

Jika tabung Crookes dihubungkan dengan sumber arus searah tegangan tinggi maka katode akan memancarkan berkas sinar menuju anode. Sinar itu dinamakan sinar katode. Sinar katode memiliki massa. Hal ini dapat dilihat dengan memutarnya baling-baling yang dipasang pada jalannya berkas sinar katode (Gambar 1.1). Pengamatan lain menunjukkan, sinar katode dapat dibelokkan oleh medan listrik menuju kutub positif listrik. Hal ini membuktikan bahwa sinar katode memiliki muatan negatif (perhatikan Gambar 1.2).

Berdasarkan fakta tersebut, apa yang dapat Anda simpulkan? Stoney menamakan sinar katode dengan istilah elektron. Dengan demikian, elektron memiliki massa dan bermuatan negatif. Jika bahan katode diganti dengan logam lain selalu dihasilkan sinar katode yang sama. Hal ini membuktikan bahwa sinar katode atau elektron merupakan partikel dasar penyusun materi.

Pelucutan Gas Adalah peristiwa mengalirnya muatan-muatan listrik di dalam tabung lucutan gas pada tekanan yang sangat kecil.Sebuah tabung lucutan adalah tabung yang berisi udara, didalam tabung berisi elektrodeelektrode, yang biasanya disebut anoda dan katode. Udara dalam tabung ini tidak dapat mengalirkan arus listrik walaupun ujung-ujung elektroda tersebut dihubungkan dengan induktor Ruhmkorf.

Ingat !!! bahwa Katoda (-) Anoda (+)Keadaan akan berubah jika udara dalam tabung dikeluarkan sehingga tekanan udara menjadi kecil dan letak-letak molekul udara manjadi renggang. Pada tekanan 4 cm Hg dalam tabung memancarkan cahaya merah-ungu. Cahaya ini akan menghilang sejalan denga semakin kecilnya tekanan. Pada tekanan 0,02 mm Hg udara dalam tabung tidak lagi memancarkan cahaya namun kaca dimuka katoda berpendar kehijauan. Crookes berpendapat bahwa dari

katoda dipancarkan sinar yang tidak tampak yang disebut Sinar katoda. Sinar katoda dapat di pelajari karena bersifat memendarkan kaca. Sinar Katoda adalah arus elektron dengan kecepatan tinggi yang keluar dari katoda.Sifat sinar Katoda:1. Memiliki Energi2. Memendarkan kaca3. Membelok dalam medan listrik dan medan magnet.4. Jika ditembakkan pada logam menghasilkan sinar X5. Bergerak cepat menurut garis lurus dan keluar tegak lurus dari Katoda.

Simpangan sinar katoda dalam medan listrik dan medan magnet menunjukkan bahwasinar ini bermuatan negatif. Thomson dapat menunjukkan bahwa partikel sinar katoda itu sama bila katoda diganti logam lain. Jadi partikel-partikel sinar katoda ada pada setiap logam yang disebutelektron. Tanpa mngenal lelah dan menyerah, akhirnya Thomson dapat mengukur massa elektron,ternyata muatan elektron 1,6021.10 -19 Coulomb dan massa elektron 9,1090.10 -31 Kg . 

Terjadinya sinar katoda dapat diterangkan sebagai berikut:Pada tekanan yang sangat kecil, letak molekul-molekul udara sangat renggang, dalam gerakannya menuju katoda (-), ion-ion positif membentur katoda dengan kecepatan tinggi.

Benturan-benturan tersebut mengakibatkan terlepasnya elektron-elektron dari logam katoda

Sejarah Penemuan Sinar Katoda

(Fisikanesia). Petir adalah aliaran muatan listrik di udara bertekanan satu atmosfer. Agar

dapat menembus udara dengan tekanan itu, diperlukan kuat medan listrik yang besarnya

30,000 V/cm. Di dalam tabung bertekanan kurang dari 1 atmosfer, aliran muatan listrik dapat

terjadi pada kuat medan listrik kurang dari 30.000 V/cm. Tahun 1855, H. Geissler berhasil

menemukan teknik penghampaan atau pemvakuman udara, sehingga tekanan dalam tabung

menjadi sangat rendah, sampai pada tekanan 0,01% dari tekanan udara normal, yang berarti

sama dengan 0,00001 atmosfer. Penemuan Geissler ini sangat berguna bagi perkembangan

ilmu pengetahuan selanjutnya.

Penemuan Geissler selanjutnya digunakan oleh Julius Plocker untuk melakukan percobaan.

Sebuah tabung berisi gas diberi elektroda positif (anoda) dan elektroda negatif (katoda)

pada ujung-ujungnya. Jika elektroda-elektroda dihubungkan dengan sumber tegangan tinggi

molekul-molekul gas akan ter-ionkan menjadi muatan positif dan muatan negatif. Peristiwa

ini sering dinamakan pelucutan gas (discharge). Adapun instrumen yang digunakan sering

disebut tabung lucutan.

Plocker menghampakan tabung lucutan. Kemudian memberi tegangan tinggi pada kedua

elektrodanya. Amperemeter dipasang untuk memantau arus. Karena tidak ada gas di

dalamnya, maka diharapkan tidak ada arus yang mengalir. Ternyata hasilnya lain, yaitu ada

arus. Yang lebih mengherankan lagi, dinding tabung di belakang anoda berpendar

mengeluarkan cahaya hijau pucat. Plocker tidak dapat menjelaskan kedua peristiwa itu.

Pada tahun 1875, Sir William Crookes berusaha menyelidiki sifat-sifat sinar kehijauan itu .

Ia menggunakan tabung yang dibelokkan tegak lurus. Sinar kehijauan muncul pada bagian

tabung yang langsung berhadapan dengan katoda. Akhirnya, ia menyimpulkan bahwa ada

sesuatu yang keluar dari katoda. Eugene Goldstein menamakannya sinar katoda.

Penyelidikan selanjutnya terhadap sinar katoda, akhirnya ditemukan sifat-sifat sinar katoda,

yaitu:

1. Tidak bergantung pada material/bahan katoda. Sifat ini tidak berubah ketika katoda diganti dengan bahan-bahan yang berbeda;

2. Merambat lurus. Ketika diberi penghalang, ternyata menghasilkan bayang-bayang dibelakangnya;

3. Dapat dibelokkan oleh medan listrik;4. Dapat dibelokkan oleh medan magnet;5. Dapat menyebabkan terjadinya reaksi kimia, misalnya dapat mengubah warna garam

perak;6. Dapat memendarkan sulfida seng dan barium platina sianida;7. Dapat menghasilkan panas;8. Dapat menghilangkan plat foto9. Dapat menghasilkan sinar X

Karena dapat dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet, maka sinar katoda

merupakan partikel bermuatan listrik, tepatnya bermuatan listrik negatif yang selanjutnya

diberi nama elektron. Silahkan lanjut ke Contoh Penerapan Teknologi Tabung Sinar

Katoda.

Sekian tulisan tentang Sejarah Penemuan Sinar Katoda, semoga bermanfaat.

Teknologi Tabung Sinar Katoda

(Fisikanesia). Setelah sebelumnya telah kita bahas Sejarah Penemuan Sinar Katoda,

tulisan kali ini untuk memberikan contoh penerapan teknologi tabung sinar katoda yang

sudah kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa produk teknologi menggunakan

tabung sinar katoda sebagai komponen utamanya. Teknologi itu akan kami uraikan sebagai

berikut:

a. Osiloskop

Osiloskop disebut juga Chatode Ray Osciloscope (CRO), atau tabung sinar katoda. Bagian-

bagian osiloskop meliputi:

1. Senapan elektron, yang terdiri dari katoda dengan heaternya, anoda, kisi kontrol, dan anoda pemfokus;

2. Keping pembelok vertikal dan horisontal3. Layar fluoresen;4. Seluruh komponen tersebut berada di dalam tabung ruang hampa bertekanan sekitar

0,01 Pa atau 0,0000001 atm.

agar dapat menahan perbedaan tekanan udara dalam tabung dengan udara luar, maka dinding

tabung dibuat sangat tebal.

Cara kerja osiloskop dengan cara katoda yang dipanaskan, maka akan terjadi emisi elektron

termionik. Beda potensial yang tinggi (5kV - 50 kV) antara anoda dan katoda (HV = High

Voltage) akan mempercepat gerak elektron. Oleh karena itu, beda potensial antara anoda dan

katoda disebut potensial pemercepat. Banyak sedikitnya elektron yang keluar dari anoda

diatur oleh kisi kontrol yang memiliki potensial lebih negatif daripada katoda. Banyak

sedikitnya elektron berpengaruh pada intensitas yang dihasilkan di layar fluoresen. Anoda

pemfokus terdiri atas beberapa anoda yang potensialnya semakin besar.

b. Tabung Televisi

Prinsip kerja tabung televisi mirip dengan tabung sinar katoda. Perbedaannya terletak pada

keping pembeloknya. Pembelok berkas elektron pada tabung televisi adalah medan magnet.

Suatu kumparan diletakkan di sekitar tabung sinar katoda, biasanya disebut dengan spul. 

Pada TV berwarna digunakan tiga senapan elektron dengan tiga jenis fosfor yang masing-

masing menghasilkan warna merah, biru, dan hijau. Celah di antara senapan elektron dan

layar berlapis fosfor menjamin bahwa berkas elektron dari senapan mengenai fosfor dengan

tepat. Warna merah, biru, dan hijau adalah warna dasar atau warna primer, yang jika

digabungkan dengan perbandingannya intensitas yang tepat akan menghasilkan berbagai

warna.

c. Sinar-X

Sinar-X adalah foton berenergi sangat tinggi. Sinar-X dapat terjadi jika elektron berenergi

tinggi menumbuk suatu target dan mengalami perlambatan. Hilangnya energi elektron

menghasilkan sinar-X. Oleh karena itu, tabung TV, sebagaimana tabung sinar katoda, dapat

menghasilkan sinar-X. 

Sekian tulisan tentang Teknologi Tabung Sinar Katoda, semoga bermanfaat

1.Elektron

Teori atom Dalton menyatakan bahwa atom merupakan bagian terkecil dari materi. Pada kenyataannya, atom dapat dibagi menjadi partikel penyusunnya yaitu elektron, neutron dan proton. Hal ini dibuktikan berdasarkan penelitian tentang arus listrik pada gas bertekanan rendah. Penelitian dimulai pada tahun 1855 oleh Heinrich Geissler, yang berhasil merancang tabung gelas bertekanan rendah yang disebut tabung Geissler. Pada tahun 1859, Julius Plucker menggunakan tabung Geissler alam percobaan elektrolisis gas, didalam tabung ia memasang 2 plat elektrode, elektrode pada kutub positif disebut anode, sedangkan elektrode pada kutub positif disebut katode. Setelah diberi tegangan tinggi, ia mengamati adanya berkas sinar yang dipancarkan dari katode. Namun Plucker menganggap sinar tersebut sebagai cahaya listrik biasa.

Pada tahun 1876, Eugene Goldstein, menggunakan teknik yang sama dengan Plucker, namun ia menamakan berkas sinar yang dipancarkan dari katode sebagai sinar katode. Pertanyaan yang muncul adalah apakah sinar katode itu sebagai gelombang elektromagnetik atau partikel?

Wiliam Crookes, pada tahun 1880, memodifikasi tabung Geissler untuk membuat vakum lebih baik, tabung ini disebut sebagi tabung Crookes. Pengamatan Crookes tehadap karakteristik sinar katode dapat disimpulkan sebagai berikut:

Sinar katode merambat lurus.Sinar katode membawa muatan karena dibelokkan dalam medan magnet.Sinar katode memiliki massa karena dapat memutar kincir kecil dalam tabung.Sinar katode menyebabkan materi seperti gas dan zat lain berpijar.Akhirnya Crookes menyimpulkan bahwa sinar katode adalah partikel bermuatan.

dibawah  ini penjelasan lain mengenai awal mula ditemukannya elektron:

Pada tahun 1891, George Johnston Stoney, berpendapat bahwa sinar katode adalah partikel, ia menamakan sebagai elektron. Pada tahun 1897, J.J. Thomson membuktikan bahwa sinar katode adalah merupakan berkas partikel, dengan menggunakan tabung sinar katode khusus.

George Johnstone Stoney (1891) yang memberikan nama sinar katoda disebut “elektron”. Kelemahan dari Stoney tidak dapat menjelaskan pengertian atom dalam suatu unsur memiliki sifat yang sama sedangkan unsur yang berbeda akan memiliki sifat berbeda, padahal keduanya sama-sama memiliki elektron.

Antoine Henri Becquerel (1896) menentukan sinar yang dipancarkan dari unsur-unsur Radioaktif yang sifatnya mirip dengan elektron.

Joseph John Thomson (1897) melanjutkan eksperimen William Crookes yaitu pengaruh medan listrik dan medan magnet dalam tabung sinar katoda. Gambar Pembelokan sinar katoda dapat di klik disini

Hasil percobaannya membuktikan bahwa ada partikel bermuatan negatif dalam suatu atom karena sinar tersebut dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik.

Hasil percobaan Milikan dan Thomson diperoleh muatan elektron –1 dan massa elektron 0.