Upload
dohanh
View
213
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
MODEL ATOM
MODEL ATOM DALTON
Atom ialah bagian terkecil suatu
zat yang tidak dapat dibagi-bagi.
Atom tidak dapat dimusnahkan &
diciptakan
MODEL ATOM DALTON
Konsep Model Atom Dalton :
1. Setiap benda (zat) tersusun atas partikel partikelterkecil yg tidak dapat dipisahkan lagi disebut atom.
2. Setiap benda (zat) mempunyai sifat yg sama dg atom-atom penyusunnya.
3. Bila sifat - sifat suatu zat berbeda dg lainnya, menunjukkan atom - atom penyusun zat-zat tersebutberbeda pula.
4. Dalam peristiwa reaksi kimia pada hakekatnyamerupakan penyusunan kembali atom dalam suatu zat.
5. Pada peristiwa reaksi kimia jumlah atom2 yg terlibatdalam penyusunan zat punya perbandingan berupabilangan bulat sederhana.
MODEL ATOM THOMSON
Thompson melakukan
percobaan lampu
tabung.
MODEL ATOM THOMSON
Menghasilkan teori yaitu :
1. Atom bukan sebagai partikel terkecil dari suatu benda.
2. Atom berbentuk bola pejal,dimana terdapat muatan listrik positif dan negative yang tersebar merata di seluruh bagian seperti roti kismis.
3. Pada atom netral jumlah muatan listrik negatif sama dengan jumlah muatan listrik positif.
4. Masa elektron jauh lebih kecil dibandingkandengan masa atom Thompson melakukan percobaan lampu tabung.
MODEL ATOM
RUTHERFORD
RUTHERFORD mengajukan model atom dengan ketentuan sebagai berikut :
Atom terdiri atas inti atom yang bermuatan listrik positif, dimana masa atom hampir seluruhnya berada pada inti atom.
MODEL ATOM
RUTHERFORD
Muatan listrik negatif ( elektron ) terletak sangat jauh dari inti.
Untuk menjaga kestabilan jarak muatan listrik negatif terhadap inti, maka muatan listrik negatif senantiasa bergerak mengelilingi inti.
Percobaan Rutherford
Bila berkas hamburan
sinar α ditembakkan pd
lempeng emas,maka
sinar yg keluar dari
lempeng mengalami
hamburan. Dapat diamati
pada cahaya terang &
gelap di layar pendar .
Percobaan Rutherford
1. Sebagian besar partikel
sinar α dpt tembus karena
melalui daerah hampa.
2. Partikel α yg mendekati inti
atom dibelokkan karena
mengalami gaya tolak inti.
3. Partikel α yg menuju inti
atom dipantulkan karena
inti bermuatan positif &
sangat masif.
Untuk menjelaskan kestabilan jarak elektron terhadap gaya tarik inti diperhitungkan :
1. Karena muatan listrik elektron berlawanan jenis dengan muatan listrik inti atom, sehingga elektron mengalami gaya tarik inti atom berupa gaya elektrostatik atau gaya coulumb sebesar
Dimana :
Fc : Gaya Coulumb ( N )
e : muatan listrik elektron ( -1,6 x 10-19 ) C
εo : permivisitas ruang hampa ( 8,85 x 10-12 )
r : jarak elektro terhadap inti ( meter )
Untuk menjelaskan kestabilan jarak elektron
terhadap gaya tarik inti diperhitungkan :
2. Gerak elektron menghasilkan gaya sentrifugal sebagai gaya penyeimbang, sebesar :
Dimana :
Fs = gaya sentrifugal (N)
m = massa elektron (9,1 x 10-31 )
v = kelajuan gerak elektron (m.s-1 )
Kelemahan Rutherford
1. Energi total akan semakin kuat, elektron jatuh ke inti tetapi kenyataannya tidak pernah.
2. Spektrum atom kontinu, padahal terputus / diskrit.
Th 1885 J.J Balmer menemukan formulasi
empiris dari 4 garis spektrum atom hidrogen.
R = konstanta Ryberg
Setelah Balmer, banyak ahli fisika ygberhasil
melakukan percobaan, shg tersusunlah
formulasi deret-deret sbb:
SPEKTRUM ATOM HIDROGEN
1. Deret Lyman (Deret Ultraungu )
2. Deret Balmer (Deret Cahaya Tampak)
3. Deret Paschen (Deret inframerah I)
4. Deret Brackett(Deret inframerah II)
5. Deret Pfund (Deret inframerah III)
MODEL ATOM BOHR
Pada tahun 1913, Niels Bohr mengemukakan teori baru mengenaistruktur dan sifat atom. Teori atom Bohr pada prinsipnya menggabungkan teorikuantum Planck dan teori atom dariRutherford yang dikemukakan padatahun 1911.
MODEL ATOM BOHR
Model atom Bohr dinyatakandalam postulat-postulat berikut :
Elektron mengelilingi inti dalamorbit berbentuk lingkaran dibawahpengaruh gaya Coulomb.
Elektron mengelilingi inti melalui lintasan stasioner.
Elektron tidak mengorbit mengelilingi inti melalui
sembarang lintasan , melainkan hanya melalui
lintasan tertentu dengan momentum anguler
tertentu tanpa membebaskan energi.
Lintasan ini disebut lintasan stasioner dan memiliki
energi tertentu . momentum anguler elektron
selama mengelilingi inti atom harus berupa
bilangan bulat positif h :
Keterangan :
m = massa elektron (kg)
v = kecepatan linear elektron (m/s)
r = jari-jari lintasan electron (m)
n = nomor kulit atau bilangan kuantumutama (n=1,2,3…)
h = konstanta Planck = 6,62.10-34 J.s
Pada lintasanstasioner, elektronmengorbit tanpamemancarkanenergi.
• Elektron bisa berpindah dari satu orbit keorbit lainnya. Apabila elektron berpindahdari kulit luar ke kulit yang lebih dalam, akan dibebaskan energi dan sebaliknyaakan menyerap energi.
Maka energi yang dibebaskan dapat ditulis:
Keterangan :
EA = energi elektron pada lintasan dengan bilangan
kuantum A (joule)
Eb = energi elektron pada lintasan dengan bilangan
kuantum B (joule)
f = frekuensi yang dipancarkan atau diserap (Hz)
PEMBANGKITAN SINAR LASER
STRUKTUR ATOM
Model atom Thomson
Bola pejal (positif) yang
mengandung butiran
elektron (negatif)
PEMBANGKITAN SINAR LASER
STRUKTUR ATOM
Model atom Rutherford
Inti (positif) yang
dikelilingi elektron-
elektron (negatif)
PEMBANGKITAN SINAR LASER
STRUKTUR ATOM
Model atom Niels Bohr
Setiap elektron hanya dapat beredar pada
orbit yang tertentu ✏ atom memiliki tingkat
energi tertentu
Perpindahan tingkat energi hanya dapat
terjadi dengan pelepasan atau penerimaan
sejumlah energi tertentu
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISI
Absorpsi
12 EEh.υ h = konstanta Planck = 6,625 . 10-34 J s
Ʋ = frekuensi cahaya
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISI
Absorpsi
Laju kenaikan :
N1 = jumlah atom pada tingkat energi E1
F = fluks cahaya datang
σ12 = penampang absorpsi
1121 .NW
dt
dN
.FσW 1212
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISI
Absorpsi
Contoh gejala : garis-garis hitam pada
spektrum cahaya matahari ✏ absorpsi pada
gas di sekeliling matahari
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISI
Emisi spontan
12 EEh.υ h = konstanta Planck = 6,625 . 10-34 J s
Ʋ = frekuensi cahaya
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISI
Emisi spontan
Laju penurunan :
N2 = jumlah atom pada tingkat energi E2
A = kemungkinan emisi spontan
= koefisien Einstein
Waktu tinggal rata-rata :
2
spontan
2 A.Ndt
dN
A
1τspontan
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISI
Emisi spontan
Contoh gejala :
lampu natrium
lapisan fluoresensi
bahan fosforesensi
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISI
Emisi spontan
Lampu natrium :
Ketika kembali ke bawah, atom natrium mengeluarkan
cahaya kuning (589 nm)
Loncatan listrik menaikkan
tingkat energi gas natrium
di dalam tabung
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISI
Emisi spontan
Lampu natrium :
λ = 589 nm ➨ Hz5,093.10m589.10
m3.10
λ
c 14
9
8
ν
eV 2,106 1,602.10
J3,374.10
J 3,374.10
5,093.10 . 6,625.10h.E
eVJ19-
19-
19-
1434
νΔ
Cahaya Tampak
Merah 622 nm – 770 nm
Orange 597 nm – 622 nm
Kuning 577 nm – 597 nm
Hijau 492 nm – 577 nm
Biru 455 nm – 492 nm
Violet 390 nm – 455 nm
Ultraviolet 300 nm – 390 nm
Infrared 770 nm – 1,5 . 103
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISI
Emisi spontan
Fluoresensi :
Ketika turun kembali, bahan mengeluarkan cahaya
(tampak)
Bahan dijatuhi pancaran
(biasanya UV) ✏ tingkat
energi naik
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISI
Emisi spontan
Fluoresensi :
Lapisan fluoresensi mengubah UV menjadi cahaya
tampak
Lampu TL berisi gas
merkuri (Hg) ✏ banyak
mengeluarkan UV
gas merkuri
lapisan fluoresensi
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISI
Emisi spontan
Fosforesensi :
Fluoresensi yang berlangsung lama
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISI
Emisi terangsang
12 EEh.υ h = konstanta Planck = 6,625 . 10-34 J s
Ʋ = frekuensi cahaya
PEMBANGKITAN SINAR LASER
ABSORPSI DAN EMISI
Emisi terangsang
Laju penurunan :
dengan :
dan
σ21 = σ12 = jumlah atom pada tingkat energi E2
F = fluks foton
221
terangsang
2 .NWdt
dN
.FσW 2121
PEMBANGKITAN SINAR LASER
Emisi spontan
Terjadi dengan sendiri
Ke segala arah
Emisi terangsang
Ada cahaya pemicu ✏
mengalami penguatan
Arah dan fasa sama
dengan cahaya pemicu
ABSORPSI DAN EMISI
Perbedaan emisi spontan dan emisi terangsang
PEMBANGKITAN SINAR LASER
INVERSI POPULASI
Emisi terangsang :
Absorpsi :
Keseluruhan (netto) :
.dzσ.F.Nkonst dt
dNdF 2
dz dalam
2terangsang
.dz NNσ.F.konst dF 12
.dzσ.F.Nkonst dt
dNdF 1
dz dalam
1absorpsi
segmen bahan laser
dz
F F + dF
PEMBANGKITAN SINAR LASER
INVERSI POPULASI
Statistik Boltzmann :
dengan : k=konstanta Boltzmann=1,381.10-23 J/K
Supaya N2>N1 harus terjadi inversi populasi
Usaha untuk memperoleh inversi populasi :
pemompaan
k.T
EE exp
N
N 12
e
1
e
2
PEMBANGKITAN SINAR LASER
INVERSI POPULASI
Sistem Dua tingkat :
Jika N2 ≈ N1 :
two level saturation
inversi
populasi
emisi terangsang
E
E1
2
tidak ada
inversi populasi
PEMBANGKITAN SINAR LASER
INVERSI POPULASI
Sistem Tiga Tingkat
E3 langsung ke E1 :
dilarang
E3 ke E2 :
tanpa emisi
ΔEpemompaan ≠ ΔElaser
pemompaan
E3
E2
E1
PEMBANGKITAN SINAR LASER
INVERSI POPULASI
Sistem Empat Tingkat
E3 langsung ke E0 :
dilarang
E3 ke E2 dan E1 ke E0 :
tanpa emisi
E1 : dalam keadaan
biasa kosong
pemompaan
E3
E2
E1
E0
PEMBANGKITAN SINAR LASER
INVERSI POPULASI
Sistem Beberapa Tingkat
Empat tingkat :
Jika E3 membentuk pita :
pemompaan lebih
mudah
E3
E2
E1
E0
pemompaan