Percobaan tetes minyak Millikan (Millikan Oil Drop)

J.J Thomson berhasil menentukan nilai e/m elektron, tetapi belum berhasil mengukur besar muatan e elektron. Orang yang berhasil menentukan besar muatan elektron adalah Robert Andrew Millikan yang terkenal dengan experimen tetes minyak. Diagram Skematik peralatan Millikan ditunjukkan pada gambar disamping ini :

Dua keping logam paralel horisontal A dan B diisahkan dengan jarak d dalam orde milimeter. Minyak disemprotkan pada bagian atas keping dan ada beberapa tetes minyak yang memasuki lubang kecil pada keping A.

Sinar cahaya diarahkan horisontal diantara keping-keping. Sebuah teleskop diatur sehingga sumbunya tegak lurus pada sinar cahaya. Minyak yang jatuh disinari oleh cahaya sehingga dapa diamati melalui teleskop. Tetes itu terlihat seperti bintang kecil yang sangat terang, jatuh perlahan dengan suatu kecepatan terminal. Kecepatan minyak dapat ditentukan melalui hubungan berat minyak dengan gaya hambat udara karena kekentalannya.

Metode sederhana untuk mengukur muatan tetes minyak yang jatuh adalah sebagai berikut.

Anggap tetes minyak bermuatan negatif. Keping-eping diberi beda potensial sehingga antara keping-keping terdapat medan listrik kebawah sebesar: E = V/q dengan mengatur medan listrik E dapat dihasilkan gaya listrik F= E.q yang tepat sama dengan berat tetes minyak m.g maka dalam keadaan ini, tetes minyak akan diam.

F_listrik = berat tetes minyak

E.q  = m.g

q = (m×g)/E

massa tetes minyak sama dengan hasil kali massa jenis dan volumenya (Bola) 4/3 (πr³)   E = V/d , sehingga: (baca juga: Perkembangan Teori Atom di Dunia)

 

semua besaran yang terdapat di ruas kanan dapat diukur, kecuali jari-jari tetes minyak r, orde tetes minyak 10^-5cm sehingga terlalu kecil untuk diukur langsung, jari-jari ini dapat kita hitung dengan mengukur kecepatan terminal V_t tetes minyak, karena tetes minyak jatuh melalui jarak d diukur dari garis acuan dalam okuler teleskop.

Kecepatan terminal adalah saat berat m.g tepat setimbang dengan gaya hambat kekentalan udara f. gaya kekentalan sebuah bola dengan jarijari r yang bergerak dengan kecepatan v dalam suatu fluida dengan kekentalan η (theta), diberikan oleh

Hukum Stokes sebagai:

f = 6π.η.r.v

Millikan dan asistennya mengukur ribuan tetes minyak. Ia mendapatkan bahwa dalam batas kesalahan percobaan setiap tetes selalu memiliki muatan yang sama denga kelipatan muatan elementer (e) dan tidak pernah bernilai desimal kelipatannya (e,2e,3e,…).

Nilai muatan e yang didapat oleh Millikan adalah:

e=1,602192.10^-19Coulomb = 1,6.10^-19 Coulomb

Demikianlah model atom Rutherford dianggap lebih baik daripada model atom Thomson. Walaupun demikian model atom Rutherford masih harus diuji dengan percobaan-percobaan. Menurut Rutherford, elektron-elektron beredar di sekeliling inti. Sebagai contoh: Atom Hidrogen adalah atom yang paling sederhana, karena hanya ada satu elektron.

Jika jari-jari lintasan elektron r dan e adalah muatan elementer, maka energi potensial elektron pada orbitnya:

Ep = - k e²/r   

Gaya tarik-menarik antara inti dan elektron sama dengan gaya centripetal yang bekerja pada elektron.

Dari bahasan diatas, dapat ditarik kesimpulan, bahwa semakin kecil jari-jari orbit elektron, semakin kecil pula energinya. Gerakan elektron adalah arus listrik, akibat gerakan elektron atom maka terjadi medan magnet. Sehinggga perubahan medan magnet menimbulkan perubahan medan listrik. Dengan perkataan lain, gerakan elektron menimbulkan gelombang elektromagnetik.

Jadi selama elektron beredar, senantiasa dipancarkan energi berupa gelombang elektromagnetik, energi elektron semakin mengecil dengan sejalan dengan mengecilnya jari-jari elektron. Lintasan elektron tidak lagi berupa lingkaran, tetapi berupa pilin (seperti Obat Nyamuk) yang pada akhirnya elektron jatuh ke dalam inti jadi atom itu tidak stabil. Hal itulah yang merupakan kelemahan pertama terhadap teori Rutherford.

Bila lintasan elektron semakin menciut, periode putaran elektron menjadi semakin kecil, frekwensi gelombang yang dipancarkan berubah pula. Pengamatan menunjukkan bahwa spektrum uap hidrogen terdiri atas garis-garis yang frekuensinya tertentu. Hal itulah yang juga merupakan kelemahan kedua terhadap teori Rutherford.

tetes minyak millikan, percobaan tetes minyak millikan, dasar teori percobaan tetes minyak millikan, teori atom rutherford, kelemahan kedua terhadap teori Rutherford., kegagalan rutherford, kelemahan teori rutherford, hukum stokes, fisika modern, fisika inti, enegi ikat, tetes minyak,

 

Percobaan tetes minyak Millikan (Millikan Oil Drop) 2017-03-20T09:38:00-07:00 Rating: 4.5 Diposkan Oleh: Mantan Tentor Fisika