BAB IPENDAHULUAN
A.PENDAHULUANBerdasarkan eksperimen yang dilakukannya, Dalton
merumuskan teori tentang atom yang dikenal dengan teori atom Dalton
yaitu materi yang tidak dapat dibagi lagi. Kemudian Di pihak lain,
J J Thomson melalui percobaannya dapat menentukan rasio muatan dan
massa (nilai e/m) dari elektron. Rutherford melangkah maju dalam
usaha untuk memahami struktur atom, Rutherford dengan menyatakan
bahwa terdapat bagian yang sangat masif di dalam atom yaitu inti
atom yang memiliki massa 99% dari massa atom. Dan kemudian
dilanjutkan lagi oleh Niels Bohr yang berhasil meneliti tentang 1
electron atom hidogen yang menempati masing-masing lintasan
stasioner atom dan mengelilingi inti.
Selain itu, terdapat pula beberapa ilmuan lain yang meneliti
lebih lanjut yaitu Roentgen (Wilhelm Conrad Roentgen, Jerman,
1845-1923) dan Robert Andrew Millikan (Fisikawan Amerika,
1868-1953). Roentgen, seorang profesor fisika dan rektor
Universitas Wuerzburg di Jerman dengan sungguh-sungguh melakukan
penelitian tabung sinar katoda, dan ditemukanlah sebuah radiasi
yang disebut Sinar X. Sedangkan Robert Andrew Millikan membuktikan
dengan percobaan yang cerdas adanya partikel kelistrikan ini.
Percobaan yang disebut dengan percobaan tetes minyak Millikan.
B. Tujuan Mengetahui Eksperimen tetes minyak Milikan Mengetahui
prinsip-prinsip kerja milikan
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Eksperimen tetes Minyak MilikanRobert A. Milikan (1869 1953)
melakukan percobaan dengan meneteskan minyak melalui dua plat logam
dengan beda potensial yang dapat diatur sehingga gaya
elektrolistrik mampu membuat tetes minyak berhenti. Pada eksperimen
tersebut, jatuhan minyak akan mengalami percepatan kebawah yang
disebabkan oleh gaya gravitasi dan pada saat yang sama gerak tetes
minyak tersebut dihambat oleh gaya stokes. Sehingga akan terjadi
keseimbangan gayagaya antara gaya gravitasi dan gaya listrik
diantara dua plat konduktor tersebut.
Dalam eksperimen minyak milikan, dibutuhkan Milikan Oil-drop
Apparatus, adaptor DC 12 Volt, high voltage DC power supply,
multimeter digital, atomizer + minyak, stopwatch, barometer, dan
lampu halogen DC 12 Volt. Eksperimen ini dimulai dengan
menyemprotkan Atomizer kedalam chamber yang telah dibuka setelah
terisi pindahkan pada posisi ionisasi tunggu beberapa detik
kemudian pindahkan ke posisi off. Dalam perlakuan ini, dilakukan
pengamatan terhadap tetesan minyak yang telah disemprot tersebut
pada mikroskop. Kemudian dilakukan pengaturan jarak dan waktu yang
telah ditentukan baik pada saat kecepatan naik maupun turun. Dari
hal tersebut, kemudian dihubungkan dengan persamaan yang sudah umum
diketahui guna didapatkan nilai muatan elektron dengan hubungannya
pada ketetapan Avogadro.
Gambar 2 : Robert Andrews Millikan (1909)
Eksperimen tetes minyak Milikan merupakan eksperimen dalam
menentukan muatan satuan elektron (e) dan bilangan Avogadro (N)
berdasarkan persamaan Faraday dengan mengetahui sifat diskrit dari
muatan elektron.Setelah harga e/m untuk elektron diketahui dari
eksperimen tabung sinar katoda, selanjutnya diperlukan percobaan
lain untuk menentukannilai e dan m. Jika salah satu nilai tersebut
diketahui maka nilai yang lain dapat ditentukan. Pada tahun 1909,
Robert Andrews Millikan dapat memecahkan dilema tersebut melalui
eksperimennya yaitu Eksperimen Tetes Millikan.
2.2 Percobaan tetes minyak milikan dilakukan sebagai berikut
:
Gambar 3: Eksperimen Milikan 1. Dengan menggunakan alat
penyemprot, minyak disemprotkan sehingga membentuk tetesan-tetesan
kecil. Sebagian tetes minyak akan melewati lubang pada pelat atas
dan jatuh karena tarikan grafitasi.2. Dengan menggunakan teropong,
diameter tetes minyak dapat ditentukan, sehingga massa minyak dapat
diketahui3. Radiasi sinar X akan mengionkan gas di dalam silinder.
Ionisasi akan menghasilkan elektron. Elektron tersebut akan melekat
pada tetes minyak, sehingga tetes minyak menjadi bermuatan listrik
negatif. Ada yang menyerap satu,dua, atau lebih elektron. Jika
pelat logam tidak diberi beda potansia, tetes-tetes minyak tetap
jatuh karena pengaruh grafitasi4. Jika pelat logam diberi beda
potensial dengan pelat bawah sebagai kutub negatif, maka tetes
minyak yang bermuatan negatif akan mengalami gaya tolak listrik.
Sesuai dengan hukum coloumb, tetes minyak yang mengikat lebih
banyak elektron akan tertolak lebih kuat. Pergerakan tetes minyak
dapat menggunakan teropong. Dengan mengatur beda potensial, tetes
minyak dibuat mengambang. dalam keadaan seperti itu berarti gaya
tarik grafitasi sama dengan gaya tolak listrik5. Melalui percobaan
tersebut, Milikan menemukan bahwa muatan tetes-tetes minyak selalu
merupakan kelipatan bulat dari suatu muatan tertentu, yaitu 1,602 x
10-19 coloumb. Millikan menyimpulkan bahwa muatan tersebut adalah
muatan dari satu elektron. Perbedaan muatan antar tetesan terjadi
karena satu tetesan dapat mengikat 1,2,3 atau lebih elektron.
Dengan telah diketahuinya muatan elektron, maka dapat ditentukan
massa elektron (m) yaitu dengan membagi nisbah muatan terhadap
massa (nilai e/m dari percobaan tabung sinar katoda) dengan muatan
elektron.
Hasil percobaan Milikan dan Thomson diperoleh muatan elektron 1
dan massa elektron 0, sehingga elektron dapat dilambangkan (e)Data
Fisis Elektron : e/m = 1.76 x 108 Coulomb/grame = 1.602 x 10-19
coulomb maka massa elektron = 9.11 x 10-28 gramSetelah penemuan
elektron, maka teori Dalton yang mengatakan bahwa atom adalah
partikel yang tak terbagi, tidak dapat diterima lagi. Pada tahun
1900, J.J Thomson mengajukan model atom yang menyerupai roti
kismis. Menurut Thomson, atom terdiri dari materi bermuatan positif
dan didalamnya tersebar elektron bagaikan kismis dalam roti
kismis.
Gambar 4: Model Atom J.J Thomson
.
Pada keadaan seperti ini dpat digambarkan hubungan antara gaya
stokes dan gaya gravitasi berdasar persamaan berikut:Fg= Fs..(1)M.g
= K.Vf .(2)Dalam keadaan stasioner menjadi:Fc= Fg+ Fs.(3)Een = mg +
KVr..(4)Dimana E merupakan kuat medan listrik. Secara umum
didefinisikan bahwa kuat medan listrik E di dalam ruang sebagai
gaya elektrostatis yang bekerja pada satu satuan muatan di dalam
ruang tersebut.Percobaan milikan disebut juga sebagai percobaan Oil
Drop. Electron mempunyai peran penting dalam mempelajari gejala
kelistrikan kemagnetan. Dengan mengembangkan gaya-gaya gravitasi
dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada diantara
dua pelat elektroda, masing-masing plat berdiameter 20 cm dan
terpisah sejauh 7.67cm. Minyak diteteskan dengan tetesan kecil
melalui dua plat logam dengan dua buah plat yang dapat menarik
muatan listrik dari tetesan minyak pada palat bagian atas. Jika
beda tegangan diatur agar mengimbangi gaya gravitasi pada tetes
minyak, maka artikel-partikel minyak yang mengandung muatan akan
melayang karena keseimbangan gaya tersebut. Pada keadaan ini gaya
gravitasi sama dengan gaya elektrostatik, sehingga muatan dapat
diketahui besarnya. (Finn, 1992)Melalui banyak percobaan dengan
tetes minyak milikan yang beragam maka secara umum muatan dapat
diperoleh:en=mg[(Vf+Vr)/EVf] ....(5)Dimana besaran massa m dapat
ditentukan dengan menggunakan persamaan m=4/33, sehingga persamaan
di atas menjadi:en=(4/3) 3g[(Vf+Vr)/EVf] ....(6)Muatan listrik Q di
dalam suatu ruang, akan menyebabkan timbulnya mdan listrik did ala
ruang tersebut, artinya setiap muatan lain Q yang berada di dalam
ruang itu akan mengalami gaya elekstrotati makin banyak Q makin
kuat gaya F dan makin medan listrik yang ditimbulkan oleh Q
tersebut. Sehingga kuat medan listrik di dalam ruang, ditentukan
oleh banyaknya muatan Q yang menimbulkan medan listrik tersebut,
serta tergantung pada jaraknya dari muatan Q .Percobaan yang
dilakukan oleh millikan dapat menyingkap secara meyakinkan
bagiamana sifat muatan listrik dan harga muatan suatu electron (en)
maupun bilangan Avogadro (N) dalam satuan system internasional
yaitu dengan persamaan:en=(4/3)3g[1/(1+b/pa)]3/2 [(Vf+Vr) / (V)Vf]
..(7)Nilai dari bilangan Avogadro (N) adalah:N =
9,625x107(C/kgberat ekivalen) / e (C)(8)en= muatan tetes minyak
(Columb)Terbukti bahwa beberapa bintik minyak bermuatan listrik,
karena efek gesekan. Bintik-bintik itu dapat pula memperoleh muatan
jika udara dalam apara tersebut diionisasi oleh sinar X atau oleh
secuil benda Radioaktif beberapa electron atau ion lalu bertumbukan
dengan bintik-bintik minyak itu. Dari percobaan Millikan
menyimpulkan qe = e merupakan kelipatan bilangan bulat dari nilai
tertentu yaitu 1,6 x1019C dan tdak pernah didapatkan nilai qe = e
kurang dari 1,6 x 1019C. Selanjutnya nilai 1,6 x1019C disebut
muatan elementar (muatan elektron). Melalui percobaan tetes minyak
milikan ini, tidak hanya electron yang digunakan sebagai acuan di
dalam dasar teori, akan tetapi analisa fluida juga memiliki peranan
di dalam percobaan. Aliran fluida merupakan garis lurus didalam
medan aliran yang dibuat pada saat waktu tertentu
BAB IIIPENUTUP
3.1 KESIMPULANEksperimen tetes minyak milikan merupakan
percobaan untuk menunjukkan bahwa muatan electron bersifat diskrit
yaitu gaya ke bawah pada tetes milikan (percepatan ke bawah) akan
terhambat oleh suatu gaya stokes (gaya penghambat). Hal tersebut
dapat terjadi ketika minyak milikan jatuh ke udara yang selanjutnya
akan mengalami percepatan ke bawah yang disebabkan oleh gaya
gravitasi, sedangkan pada saat yang sama gerak tetes minyak
tersebut dihambat oleh gaya stokes. Kecepatan tetes minyak milikan
tersebut akan meningkat sampai tercapai kecepatan stasioner ketika
gaya berat ke bawah sama dengan gaya stokes ke atas. Dengan
demikian, dapat ditentukan sifat dasar dari muatan elektron dengan
hubungannya pada bilangan avogadro. Sehingga dengan eksperimen ini
dapat ditentukan nilai bilangan avogadro yang merupakan turunan
lebih lanjut dari aplikasi hukum faraday yang memadukan antara gaya
stokes dengan gaya gravitasi pada tingkatan elektron
mikroskopis.
3.2 SARAN Saya sadar dalam penyusunan makalah ini masih sangat
jauh dari kesempurnaan, maka dari itu saran dan bimbingan dari para
bapak ibu dosen selaku pembina, saya harapkan demi kesempurnaan
karya penulis selanjutnya
DAFTAR PUSTAKA
Beiser, A. 1987. Konsep Fisika Modern. Jakarta:
Erlangga.http://id.wikipedia.org/wiki/Percobaan_Millikanhttp://muhammadradil.blogspot.com/percobaan_Milikanhttp:/
/penemuan-sinar-x.html
http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia_dasar/struktur_atom1/penemuan-elektron/
2
