TENAGA IKAT INTI DAN RADIOAKTIVITAS

Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Fisika Dasar III

Dosen Pengampu : Drs. Pujayanto, M.Si

Disusun Oleh :

1. Diah Setyo Winarni (K2311016)

2. Dina Nur Adilah (K2311019)

PENDIDIKAN FISIKA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2012

A. TENAGA IKAT INTI

Pada umumnya, inti yang memiliki nukleon yang lebih besar memiliki

tingkat stabilitas inti yang rendah. Sehingga, tingkat stabilitas suatu inti ternyata tidak

selalu ditentukan oleh besarnya energi ikat inti. Karena itu, besarnya energi yang

berhubungan langsung dengan stabilitas inti adalah energi ikat per nukleon yang

besarnya dapat dihitung melalui persamaan:

En= AE

dengan:

En = energi ikat per nukleon (MeV)

E = energi ikat inti (MeV)

A = jumlah nukleon

Contoh soal :

Massa proton dan neutron dapat digunakan pendekatan masing-masing sebesar

0,0078 sma dan 1,0087 sma. Jika proton dan neutron membentuk inti 37 Li ternyata

massa inti Litium tersebut sebesar 7,018 sma, maka tentukan :

a. Defek massa inti Litium

b. Energy ikat inti Litium

c. Energy ikat per nucleon Litium

Penyelesaian :

Diketahui mp= 1,0078 sma A=7

mn= 1,0087 sma Z=3

mi= 7,018 sma

Ditanya a. ∆m =?

b. Eb =?

c. En =?

Jawab :

a. ∆m = Z.mp + (A-Z)mn - mi

= 3(1,0078) + (7-3)(1,0087) – 7,018

= 3,0234 + 4,0348 – 7,018

= 0,0402 sma

b. Eb = ∆m.(931,5 MeV/sma)

= (0,0402 sma)(931,5 MeV/sma)

= 37,45 MeV

c. En =

Eb

A=37 ,45 MeV

7nukleon=5 ,35MeV /nukleon

Massa inti atom 816 O adalah 15,995 sma, hydrogen 1,0078 sma; dan neutron 1,0087

sma. Tentukan :

a. massa total partikel pembentuk,

b. defek massa,

c. energi ikat inti oksigen,

d. energi ikat per nukleon!

Jawab :

Diketahui: Ditanya:

mi = 15,995 sma a. mtot nukleon

mi = mH = 1,0078 sma b. ∆m

mn = 1,0087 sma c. Eb

Z=8 d. En

neutron= A-Z = 16 – 8 = 8

d. mtot nucleon = massa total proton + massa total neutron

= 8 mp + 8 mn

= 8(mp+mn)

= 8(1,0078+1,0087)

= 16,132 sma

e. ∆m = Z.mp + (A-Z)mn - mi

= 8 (1,0078) + (16 – 8) (1,0087) – 15,995

= 0,137 sma

f. Eb = ∆m.(931,5 MeV/sma)

=(0,137 sma)(931,5 MeV/sma)

= 127,62 MeV

g. En =

Eb

A=127 ,62 MeV

16 nukleon=7 ,98 MeV /nukleon

SOAL

1. Hitung perubahan energi pada pembentukan nuklida helium (partikel alfa)

berikut : 2 0n1 + 2 1p1 → 2He4

a. Dalam satuan MeV

b. Dalam satuan Joule

Jawab :

a. Energi ikatan inti dalam satuan Me

Perubahan massa pada pembentukan He:

Δm= mHe – 2(mn + mp)

Δm={4,00150 – 2(1,0087 + 1,0078)} sma

Δm= – 0,0315 sma

Ei = Δm.(931,5 MeV/sma)

= (– 0,0315 sma) (931,5 MeV/ sma)

= -29,34 MeV

b. Energi ikat inti dalam satuan Joule

1 MeV = 1,062 × 10–13 J

Eb = Δm.( 1,062 × 10–13 J)

= ( –29,34 MeV) (1,062 × 10–13 J MeV–1)

= –3,12 × 10–12 J

2. Jika energi ikat inti dari 2040 Ca adalah 234,738 MeV, dan besarnya defek massa,

proton, neutron berturut-turut adalah 0,252 sma ; 1,0078 sma; 1,0087 sma.

Berapakah massa inti atom 2040 Ca tersebut?

Penyelesaian :

Diketahui Eb= 234,738 MeV mp=1,0078 sma

Δm= 0,252 sma mn= 1,0087 sma

Ditanya mi =?

Jawab:

Eb = Δm.(931,5 MeV)

234,738 MeV= Δm (931,5 MeV)

Δm=0,252 sma

Δm = Z.mp + (A-Z)mn - mi

0,252 sma= 20(1,0078 sma) +(40-20)(1,0087 sma) - mi

0,252 sma= 20,156 sma + 20,174 sma - mi

mi = 40,33 sma – 0,252 sma

mi = 40,078 sma

3. Isotop besi berada di dekat puncak kurva stabilitas. Hal ini menjelaskan

mengapa besi terdapat dalam jumlah banyak pada spectrum matahari dan

bintang. Tunjukkan bahwa Fe memiliki energy ikat pernukleon lebih besar dari

Mn dan Co. Bandingkan jawaban anda dengan kurva.

4. Sepasanginti dengan bilangan Z1=N2 dan Z2=N1 disebut isobar cermin (nomor

atom dan nomor mssa mereka saling berkebalikan). Pengukuran energy ikat dari

inti ini dapat digunakan untuk membuktikan bahwa muatan tidak dipengaruhi

oleh gaya nuklir (yang berarti bahwa gaya nuklir antara proton-proton, proton-

neutron, dan neutron-neutron adalah sama. Hitunglah perbedaan energy ikat

untuk dua isobar cermin 815 O dan 7

15 N dimana massa inti 815 O adalah 15,12 sma

sedangkan massa inti . Apakah penyebab dari perbedaan tersebut?

Penyelesaian :

Diketahui

5. Hitunglah energy ikat per nukleon dari deuteron yang massa intinya 2,0141 sma !

Penyelesaian :

Diketahui deuteron= 12 d=1

2 H , sehingga A= 2 dan Z=1

mi= 2,0141 sma

Ditanya En=?

Jawab :

Δm = Z.mp + (A-Z)mn - mi

=1(1,0078) + (2-1)(1,0087) - 2,0141

= 0,0024 sma

Eb = Δm.(931,5 MeV/sma)

= (0,0024 sma)(931,5 MeV/sma)

= 2,24 MeV

En =

Eb

A=2 ,2356 MeV

2 nukleon=1 ,12 MeV /nukleon

B. RADIOAKTIVITAS

Radioaktivitas disebut juga peluruhan radioaktif, yaitu peristiwa

terurainya beberapa inti atom tertentu secara spontan yang diikuti dengan

pancaran partikel alfa (inti helium), partikel beta (elektron), atau radiasi gamma

(gelombang elektromagnetik gelombang pendek).

Sinar-sinar yang dipancarkan tersebut disebut sinar radioaktif,

sedangkan zat yang memancarkan sinar radioaktif disebut dengan zat radioaktif.

Istilah keradioaktifan (radioactivity) pertama kali diciptakan oleh Marie Curie

(1867 - 1934), seorang ahli kimia asal Prancis. Marie dan suaminya, Pierre Curie

(1859 - 1906), berhasil menemukan unsur radioaktif baru, yaitu polonium dan

radium. Ernest Rutherford (1871 -1937) menyatakan bahwa sinar radioaktif

dapat dibedakan atas sinar alfa yang bermuatan positif dan sinar beta yang

bermuatan negatif. Paul Ulrich Villard (1869 - 1915), seorang ilmuwan Prancis,

menemukan sinar radioaktif yang tidak bermuatan, yaitu sinar gamma

berdasarkan partikel penyusunnya, sinar radioaktif dibagi menjadi tiga, yaitu

sinar alfa, sinar beta, dan sinar gamma.

a. Sinar Alfa (α)

Sinar alfa adalah sinar yang dipancarkan oleh unsure radioaktif. Sinar

ini ditemukan secara bersamaan dengan penemuan fenomena radioaktivitas,

yaitu peluruhan inti atom yang berlangsung secara spontan, tidak terkontrol,

dan menghasilkan radiasi. Sinar alfa terdiri atas dua proton dan dua neutron.

Berikut ini adalah sifat alamiah sinar alfa.

1) Sinar alfa merupakan inti He.

2) Dapat menghitamkan pelat film (yang berarti memiliki daya ionisasi).

Daya ionisasi sinar alfa paling kuat daripada sinar beta dan sinar gamma

3) Mempunyai daya tembus paling lemah di antara ketiga sinar radioaktif

4) Dapat dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet

5) Mempunyai jangkauan beberapa sentimeter di udara dan 102mm di

dalam logam

b. Sinar Beta (β)

Sinar beta merupakan elektron berenergi tinggi yang berasal dari inti

atom. Berikut ini beberapa sifat alamiah sinar beta :

1) Mempunyai daya ionisasi yang lebih kecil dari sinar alfa.

2) Mempunyai daya tembus yang lebih besar daripada sinar alfa

3) Dapat dibelokkan oleh medan listrik maupun medan magnet

c. Sinar Gamma (γ)

Sinar gamma adalah radiasi gelombang elektromagnetik yang

terpancar dari inti atom dengan energy yang sangat tinggi yang tidak

memiliki massa maupun muatan. Sinar gamma ikut terpancar ketika sebuah

inti memancarkan sinar alfa dan sinar beta. Peluruhan sinar gamma tidak

menyebabkan perubahan nomor atom maupun massa atom. Sinar gamma

memiliki beberapa sifat alamiah berikut ini :

1) Sinar gamma tidak memiliki jangkauan maksimal di udara semakin jauh

dari sumber intensitasnya makin kecil

2) Mempunyai daya ionisasi paling lemah.

3) Mempunyai daya tembus yang terbesar.

4) Tidak membelok dalam medan listrik maupun medan magnet

Sinar gamma, sinar infra merah dan sinar ungu adalah gelombang elektromagnetik. Kecepatan sinar- sinar tersebut

adalah...

A. sinar gamma mempunyai kecepatan paling besar

B. sinar ungu mempunyai kecepatan paling kecilC. sinar infra merah mempunyai kecepatan paling

besarD. sinar ungu mempunyai kecepatan yang besarnya diantara kecepatan

sinar gamma dan infra merahE. ketiga sinar mempunyai kecepatan yang

samaKunci: E

Sinar