My Physics Class

Radioaktivitas dalam kehidupan sehari-hari

neny — Sat, 16 Apr 2011 15:49:14 GMT

Manfaat radioaktif dalam berbagai bidang kehidupan telah dikembangkan untuk kepentingan manusia, di antaranya adalah bidang kesehatan dan bidang kedokteran. Dengan mengetahui sifat-sifat radioisotop dan sinar radiasi yang dipancarkan maka akan dapat ditemukan kegunaannya di berbagai bidang. Penggunaan radiaktif isotop diantaranya adalah;

Kegunaan di bidang kedokteran

Isotop Na-24 di dalam Natrium Clorida(NaCl) digunakan untuk meneliti peredaran darah di dalam tubuh manusia. Selain itu juga ada Isotop I-131 yang mana digunakan untuk melihat cara kerja getah tiroid yang ada di dalam kelenjar gondok. Tidak hanya itu, ada juga Isotop dari Fe-59 yang di gunakan untuk menlihat kecepatan produksi sel darah merah di dalam tubuh seseorang.

Radioisotop juga bisa berfungsi sebagai sumber radiasi yang bisa digunakan untuk terapi penyakit kanker. Terapi kanker tersebut dilakukan dengan menggunakan radiosotop Co-60.

Kegunaan di bidang biologi

Isotop C-14 dan juga Isotop O-17 saat ini digunakan untuk mengamati proses fotosintesis pada tanaman, Selain itu, Radioisotop dari Natrium dan juga Kalium digunakan dalam penelitian permeabilitas selaput sel.

Kegunaan di bidang pertanian

Radiositop juga berperan penting di dalam bidang pertanian. Isotop P-32 digunakan untuk mengetahui cara pemupukan yang sesuai pada tanaman tertentu. Selain itu, Isotop tsb juga digunakan untuk mengetahui kapan umur tanaman yang baik dan siap diberikan pupuk.

Selain itu, fungsi radiasi unsur radioaktif juga berguna untuk:

memberantas hama penyakit dengan mengurangi populasi serangga dengan membuat serangga jantan mandul.
Mendapatkan bibit tanaan unggul
Mengawetkan hasil pertanian seperti bawang dan lobak agar tidak bertunas saat disimpan,

Kegunaan di bidang arkeolog

Bagi para arkeolog, Radioisotop dari C-14 digunakan sebagai peruntut untuk mengetahui berapa usia dari fosil yang ditemukan. Umur tanah, dan batuan juga bisa diketahui dengan bantuan unsur radioaktif.

Kegunaan di bidang Kimia

Di dalam laboratorium, radioisotop digunakan dalam beberapa reaksi kimia. Dalam reaksi esterifikasi yang membentuk ester dari asam karboksilat dan alkohol. Selain itu digunakan juga pada reaksi fotosintesis di dalam laboratorium menggunakan radioisotop O-18.

Dalam bidang Industri

Bahaya zat Radioaktif

Unsur radioaktif yang mampu secara spontan memancarkan sinar radiasi ini ternyata tidak hanya memberikan manfaat bagi kehidupan manusia, namun juga memberikan resiko yang berbahaya bagi tubuh manusia. Efek radiasi dari zat radioaktif ini memberikan dampak negatif pada organ-organ tubuh kita yang sensitif seperti mata, fungsi reproduksi, tulang belakang. Akibat yang dapat ditimbulkan dari sinar radioaktif ini adalah:

Terjadi kerusakan genetis. Bisa membuat kemandulan pada sistem reproduksi atau terjadi keainan pada keturunannya seperti cacat.
Kerusakan lensa mata seperti katarak.
Resiko kanker darah atau biasa disebut leukimia
Terjadi kerusakan kulir atau sarcoma
Kerusakan pada sistem syaraf.
Kerusakan pada sel pembentuk sel darah merah

Radioaktif memang berguna dan membantu efektifitas pekerjaan manusia di berbagai bidang. Banyak peranan yang di berikan sinar radioaktif untuk melakukan pekerjaan yang mana inderawi manusia tidak mampu menjangkaunya, seperti peranan sinar X, mengetahui kebocoran pipa di bawah tanah, dsb. Namun sinar radiasi yang dipancarkan secara alamiah oleh unsur-unsur tertentu tersebut nyatanya juga memberikan dampak buruk bagi kesehatan organ vital seseorang. Oleh karena itu kita perlu menghindarkan diri dari sinar radioaktif yang berlebihan dan menggunakan secara bijak dan seimbang agar manfaat yang di dapat lebih besar dari bahayanya.

Waktu Paruh

neny — Sat, 16 Apr 2011 15:40:35 GMT

Pendekatan lain yang dapat dilakukan dalam menentukan aktivitas radiasi adalah dengan konsep waktu paruh. Waktu paruh ( ) didefinisikan sebagai lamanya zat radioaktif melakukan peluruhan hingga banyaknya inti sisa adalah setengah dari banyaknya inti mula-mula . subsitusikan nilai ini ke persamaan hukum peluruhan zat radioaktif, diperoleh

Faktor T ½ dinamakan waktu paruh. Waktu paruh dari beberapa zat radioaktif telah diketahui melalui berbagai percobaan dan pemodelan.

Contoh :
Waktu paruh dari Au-198 adalah 3 hari, tentukan tetapan peluruhnya?

λ = = 0,231

Sumber : e-dukasi.net

Peluruhan Radioaktif

neny — Sat, 16 Apr 2011 15:34:02 GMT

Mengapa Inti Atom Meluruh?

Jika jumlah proton lebih besar dari jumlah netron (N < P), maka gaya elektrostatis akan lebih besar dari gaya inti, hal ini akan menyebabkan inti atom berada dalam keadan tidak stabil. Jika jumlah netron yang lebih besar dari jumlah protonnya (N = P) akan membuat inti berada dalam keadaan stabil. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa inti ataom paling berat yang stabil adalah Bismuth yaitu yang mempunyai 83 proton dan 126 netron. Inti atom yang mempunyai jumlah proton lebih besar dari 83 akan berada dalam keadaan tidak stabil. Inti yang tidak stabil ini akan berusaha menjadi inti stabil dengan cara melepaskan partikel bisa berupa proton murni , partikel helium yang memiliki 2 proton atau partikel lainnya seperti ditunjukkan oleh Gambar 2. Inti atom yang tidak stabil ini memiliki sifat dapat melakukan radiasi spontan atau mampu melakukan aktivitas radiasi sehingga dinamakan inti radioaktif. Unsur yang inti atomnya mampu melakukan aktivitas radiasi spontan berupa pemancaran sinar-sinar radioaktif dinamakan unsur (zat) radioaktif. Pemancaran sinar-sinar radioaktif (berupa partikel atau gelombang elektromagnetik) secara spontan oleh inti-inti berat yang tidak stabil menjadi inti-inti yang stabil disebut Radioaktivitas. Inti yang memancarkan sinar radioaktif disebut inti induk dan inti baru yang terjadi disebut inti anak.

Ditinjau dari perbandingan gaya-gaya penyusun inti, inti atom yang tidak stabil akan memiliki gaya elektrostatis yang lebih besar dari gaya inti (gaya pengikat)

1. Peluruhan Alpha (α)

Peluruhan alpha adalah bentuk radiasi partikel dengan kemampuan mengionisasi atom sangat tinggi dan daya tembusnya rendah. Pertikel alpha terdiri atas dua buah proton dan dua buah netron yang terikat menjadi suatu atom dengan inti yang sangat stabil, dengan notasi atom atau

Partikel a diradiasikan oleh inti atom radioaktif seperti uranium atau radium dalam suatu proses yang disebut dengan peluruhan alpha. Sering terjadi inti atom yang selesai meradiasikan partikel alpha akan berada dalam eksitasi dan akan memancarkan sinar gamma untuk membuang energi yang lebih.

Setelah partikel alpha diradiasikan , massa inti atom akan turun kira-kira sebesar 4 sma, karena kehilangan 4 partikel. Nomor atom akan berkurang 2, karena hilangnya 2 proton sehingga akan terbentuk inti atom baru yang dinamakan inti anak. Pada peluruhan-a berlaku

1. hukum kekekalan nomor massa : nomor massa (A) berukuran 4 dan
2. hukum kekekalan nomor atom : nomor atom (Z) berkurang 2

Dalam peluruhan -a berlaku persamaan peluruhan

contoh :

Reaksi peluruhan alpha dapat ditulis sebagai

2. Peluruhan Beta Plus dan Beta Min ( ß⁺ dan ß^- )

Peluruhan Beta adalah merupakan radiasi partikel beta (elektron atau positron) dengan kemampuan ionisasi lebih rendah dari partikel a. Radiasi beta dapat berupa pemancaran sebuah elektron disebut peluruhan beta minus (ß^- ), dan pemancaran positron disebut sebagai peluruhan beta plus (ß⁺ ).

Peluruhan beta minus (ß^- ) disertai dengan pembebasan sebuah neutrino (v) dan dinyatakan dengan persamaan peluruhan.

Elektron yang dipancarkan dalam peluruhan ini bukanlah elektron orbital (elektron yang bergerak mengelilingi inti) melainkan elektron yang ditimbulkan oleh inti atom itu sendiri dari energi yang tersedia di dalam inti. Hadirnya elektron (ß^- ) dan (ß⁺ ) di dalam inti melalui proses

1. sebuah netron memancarkan positron dan sebuah neutrino (v)

2. sebuah proton memancarkan sebuah netron dan sebuah neutrino :

Spesifikasi peluruhan beta plus adalah adanya pemberian energi dalam proses "penciptaan” massa, karena massa netron (sebagai inti anak) ditambah massa positron dan neutrino lebih besar daripada massa proton (sebagai inti induk).

Sebagai contoh :

(beta minus)

(beta plus)

3. Peluruhan Gamma ( γ)

Peluruhan Gamma ( γ ) merupakan radiasi gelombang elektromagnetik dengan energi sangat tinggi sehingga memiliki daya tembus yang sangat kuat. Sinar gamma dihasilkan oleh transisi energi inti atomdari suatu keadaan eksitasi ke keadaan dasar. Saat transisi berlangsung terjadi radiasi energi tinggi (sekitar 4,4 MeV) dalam bentuk gelombang elektromagnetik.

Sinar gamma bukanlah partikel sehingga tidak memiliki nomor atom (A=0) maka dalam peluruhan sinar-γ tidak dihasilkan inti atom baru.

Aktivitas Radiasi

Aktivitas Radiasi zat radioaktif menyatakan banyaknya initi atom yang meluruh per satuan waktu. Atau disebut juga laju peluruhan inti atom tidak stabil menuju inti stabil dengan radiasi sinar-sinar radioaktif. Jika N adalah banyaknya inti atom mula-mula, dan A adalah aktivitas radiasi maka diperoleh hubungan

Tanda negatif (-) diberikan karena setiap 1 peluruhan inti atom berkurang jumlahnya. Satuan aktivitas radiasi (A) dalam SI adalah . Untuk menghormati dan mengenang jasa Henri Becquerel sekon sebagai penemu radioaktivitas didefinisikan

Di singkat Bq. Kadang-kadang satuan aktivitas radiasi dinyatakan dengan Curie (Ci) untuk mengenang jasa Marie Currie sebagai penemu Polonium (Po) dan Radium (Ra). Di definisikan bahwa 1 Ci = 3,7 x 10¹⁰ Bq.

Bagaimana Menentukan Jumlah Zat Sisa Setelah Peluruhan?

Misalkan terdapat N_o zat radioaktif yang belum meluruh. Setelah satu periode peluruhan zat radioaktif sisa adalah N_(t). Bagaimana menghitung N_(t)?

kita gunakan dua pengertian aktivitas radiasi yang dibahas sebelumnya yaitu

Persamaan (2) kita ubah ke bentuk differensial,

Dengan mensubtitusi A = λ N bentuk differensial laju peluruhan diperoleh,

atau

N_o ; A_o adalah banyaknya inti yang belum meluruh ; besar aktivitas radiasi mula-mula yaitu pada t = 0 s

N_t ; A_t adalah sisa inti setelah meluruh ; besar aktivitas radiasi setelah peluruhan selama t = t s

λ adalah tetapan peluruhan (s-1)

t adalah lamanya peluruhan

Dari persamaan 4 dan 5 diketahui bahwa peluruhan suatu zat radioaktif bergantung pada lamanya peluruhan (t) dan fungsi peluruhannya mengikuti fungsi eksponensial. Ini menunjukkan bahwa banyaknya zat yang meluruh tiap periode peluruhan tidak sama. Fenomena ini dinamakan Hukum Peluruhan Radioaktif yang menyatakan bahwa aktivitas radiasi suatu zat radioaktif tidaklah sama pada setiap periode peluruhan.

Contoh:
Berapakah aktivitas dari 10,0 mg sampel Au-198 yang memiliki tetapan peluruhan 2,97 x 10^-6 s^-1? Penyelesaian :
A = λ . N
N = 1,00 mg = 1,00 x 10^-6 g x (1 mol/298 g) x (6,02 x 10²³/1 mol) = 3,04 x 10¹⁵ atom
A = ( 2,97 x 10^-6 s^-1) x (3,04 x 10¹⁵atom) = 9,03 x 10⁶ Becquerel

Deret Radioaktif

Sebagai contoh inti induk uranium ( mengalami peluruhan berantai hingga mencapai inti stabil . Selisih nomor massa inti induk A = 238 dan nomor massa inti stabil A’ = 206 adalah 32, dan selisih nomor atomnya 10. Ini menunjukkan pola radiasi sinar radioaktif yang dihasilkan adalah 4n + 2, dengan adalah bilangan bulat. Dengan demikian akan diperoleh empat deret peluruhan yang paling mungkin mengikuti aturan 4n, 4n+1, 4n+2, 4n+3. Dari Pola radiasi ini diketahui 4 buah deret radioaktif yang terkenal, yaitu

Adanya deret radioaktif di alam memungkinkan lingkungan hidup kita secara konstan dilengkapi unsur-unsur radioaktif yang seharusnya sudah musnah, seperti yang memiliki waktu paruh 1600 tahun. Jika dibandinghkan dengan umur bumi 5,0 x 10⁹ tahun seharusnya sudah musnah. Tetapi karena adanya deret Uranium dengan waktu paruh 4,47 x 10⁹ tahun yang hampir sama dengan umur bumi, dalam beberapa langkah peluruhan menghasilkan unsur maka sampai saat ini masih ditemui di alam.

Sumber : e-dukasi.net

Radioaktivitas

neny — Sat, 16 Apr 2011 15:18:17 GMT

Radioaktivitas adalah kemampuan inti atom yang tak-stabil untuk memancarkan radiasi

menjadi inti yang stabil. Materi yang mengandung inti tak-stabil yang memancarkan radiasi,

disebut zat radioaktif. Besarnya radioaktivitas suatu unsur radioaktif (radionuklida) ditentukan

oleh konstanta peluruhan (l), yang menyatakan laju peluruhan tiap detik, dan waktu paro

(t½). Kedua besaran tersebut bersifat khas untuk setiap radionuklida. Berdasarkan

sumbernya, radioaktivitas dibedakan atas radioaktivitas alam dan radioaktivitas buatan.

Radioaktivitas buatan banyak digunakan di berbagai bidang.

Definisi radioaktivitas

Radioaktivitas adalah kemampuan inti atom yang tak-stabil untuk memancarkan radiasi dan

berubah menjadi inti stabil. Proses perubahan ini disebut peluruhan dan inti atom yang takstabil

disebut radionuklida. Materi yang mengandung radionuklida disebut zat radioaktif.

Peluruhan ialah perubahan inti atom yang tak-stabil menjadi inti atom yang lain, atau

berubahnya suatu unsur radioaktif menjadi unsur yang lain.

Radioaktivitas ditemukan oleh H. Becquerel pada tahun 1896. Becquerel menamakan radiasi

dengan uranium. Dua tahun setelah itu, Marie Curie meneliti radiasi uranium dengan

menggunakan alat yang dibuat oleh Pierre Curie, yaitu pengukur listrik piezo (lempengan

kristal yang biasanya digunakan untuk pengukuran arus listrik lemah), dan Marie Curie

berhasil membuktikan bahwa kekuatan radiasi uranium sebanding dengan jumlah kadar

uranium yang dikandung dalam campuran senyawa uranium. Disamping itu, Marie Curie juga

menemukan bahwa peristiwa peluruhan tersebut tidak dipengaruhi oleh suhu atau tekanan,

dan radiasi uranium dipancarkan secara spontan dan terus menerus tanpa bisa dikendalikan.

Marie Curie juga meneliti campuran senyawa lain, dan menemukan bahwa campuran

senyawa thorium juga memancarkan radiasi yang sama dengan campuran senyawa uranium,

dan sifat pemancaran radiasi seperti ini diberi nama radioaktivitas.

Pada tahun 1898, ia menemukan unsur baru yang sifatnya mirip dengan bismut. Unsur baru

ini dinamakan polonium diambil dari nama negara asal Marie Curie, yaitu Polandia. Setelah

itu H. Becquerel dan Marie Curie melanjutkan penelitiannya dengan menganalisis pitch blend

(bijih uranium). Mereka berpendapat bahwa di dalam pitch blend terdapat unsur yang

radioaktivitasnya lebih kuat daripada uranium atau polonium. Pada tahun yang sama mereka

mengumumkan bahwa ada unsur radioaktif yang sifatnya mirip dengan barium. Unsur baru ini

dinamakan radium (Ra), yang artinya benda yang memancarkan radiasi. Detail dari

penemuan ini dapat dilihat pada pokok bahasan tentang Penemuan Radioaktivitas Alam.

2. Waktu Paro

Waktu paro (t½) adalah waktu yang diperlukan oleh suatu radionuklida untuk meluruh

sehingga jumlahnya tinggal setengahnya. Radiasi radionuklida mempunyai sifat yang khas

(unik) untuk masing-masing inti. Peristiwa pemancaran radiasi suatu radionuklida sulit untuk

ditentukan, tetapi untuk sekumpulan inti yang sama, kebolehjadian peluruhannya dapat

diperkirakan. Waktu paro bersifat khas terhadap setiap jenis inti.

Laju pancaran radiasi dalam satuan waktu disebut konstanta peluruhan (l) dan secara

matematik hubungan antara l dan t½ dinyatakan dengan

l = 0,693/ t½

3. Radioaktivitas alam dan buatan

Berdasarkan asalnya, radioaktivitas dikelompokkan menjadi radioaktivitas alam, dan

radioaktivitas buatan, yaitu hasil kegiatan yang dilakukan manusia. Dalam radioaktivitas alam,

ada yang berasal dari alam dan dari radiasi kosmik. Radioaktivitas buatan dipancarkan oleh

radioisotop yang sengaja dibuat manusia, dan berbagai jenis radionuklida dibuat sesuai

dengan penggunaannya.

4. Radioaktivitas alam

4.1 Radioaktivitas primordial

Pada litosfer, banyak terdapat inti radioaktif yang sudah ada bersamaan dengan terjadinya

bumi, yang tersebar secara luas yang disebut radionuklida alam. Radionuklida alam banyak

terkandung dalam berbagai macam materi dalam lingkungan, misalnya dalam air, tumbuhan,

kayu, bebatuan, dan bahan bangunan.

Radionuklida primordial dapat ditemukan juga di dalam tubuh mausia. Terutama radioisotop

yang terkandung dalam kalium alam. Uraian lengkap mengenai radioaktivitas alam dijelaskan

pada pokok bahasan "inti radioaktif alam (08-01-01-02)”.

4.2 Radioaktivitas yang berasal dari radiasi kosmik

Pada saat radiasi kosmik masuk ke dalam atmosfer bumi, terjadi interaksi dengan inti atom

yang ada di udara menghasilkan berbagai macam radionuklida. Yang paling banyak

dihasilkan adalah H-3 dan C-14.

Kecepatan peluruhan dan kecepatan pembentukan radionuklida seimbang, sehingga secara

teoritis jumlahnya di alam adalah tetap. Berdasarkan fenomena tersebut, maka dengan

mengukur kelimpahan C-14 yang ada dalam suatu benda, dapat ditentukan umur dari benda

tersebut dan metode penentuan umur ini dinamakan penanggalan karbon (Carbon Dating).

5. Radioaktivitas Buatan

5.1. Radioaktivitas yang berhubungan dengan pembangkit listrik tenaga nuklir

Energi yang dihasilkan oleh proses peluruhan dapat digunakan sebagai pembangkit listrik

tenaga nuklir. Dalam instalasi pembangkit listrik tenaga nuklir, faktor keselamatan radiasi

menjadi prioritas yang utama, dan dengan berkembangnya teknologi pembangkit listrik

tenaga nuklir, maka tingkat keselamatan radiasinya pun semakin tinggi.

5.2. Radioaktivitas akibat percobaan senjata nuklir

Radioaktivitas yang berasal dari jatuhan radioaktif akibat percobaan senjata nuklir disebut fall

out. Tingkat radioaktivitas dari fall out yang paling tinggi terjadi pada tahun 1963 dan setelah

itu jumlahnya terus menurun. Hal itu disebabkan pada tahun 1962 Amerika dan Rusia

mengakhiri percobaan senjata nuklir di udara.

5.3. Radioaktivitas dalam kedokteran

Radioaktivitas yang berasal dari radioisotop dalam bidang kedokteran digunakan misalnya

untuk diagnosis, terapi, dan sterilisasi alat kedokteran. Uraian lengkap dari penggunaan

radioaktivitas di bidang kedokteran dapat dibaca pada pokok bahasan penggunaan radiasi

dalam bidang kedokteran.

5.4. Radioaktivitas dalam rekayasa teknologi

Penggunaan radiasi dalam bidang pengukuran (gauging), analisis struktur materi,

pengembangan bahan-bahan baru, dan sebagai sumber energi dibahas dalam pokok

bahasan penggunaan radiasi dalam rekayasa teknologi.

5.5. Radioaktivitas dalam bidang pertanian

Penggunaannya dalam bioteknologi, pembasmian serangga atau penyimpanan bahan

pangan, dan teknologi pelestarian lingkungan dibahas dalam pokok bahasan penggunaan

radiasi dalam produksi pertanian, kehutanan dan laut.

Referensi : www.batan.go.id

Sumber : Fisika Tienka

Kestabilan Inti Atom

neny — Sat, 16 Apr 2011 15:09:02 GMT

Gaya Ikat Inti

Di atas telah dibahas bahwa inti atom terdiri atas proton dan netron. Secara elektrostatis proton-ptoton dalam inti atom akan saling tolak dengan gaya tolak menolak Coulomb (gaya elektrostatis) yang akan makin besar jika jarak dua buah proton makin dekat. Fakta menunjukkan bahwa proton-proton bersatu di dalam inti atom pada jarak yang sangat dekat ( sekitar 2x 10^-15 m ), di mana secara elektrostatis proton-proton tidak mungkin bersatu.

Hal ini menimbulkan dua pertanyaan penting yaitu:
Bagaimana proton-proton dapat saling berikatan di dalam inti atom? Bagaimana pula netron terikat dalam kumpulan tersebut? Berapakah besarnya energi yang mengikat partikel-partikel tersebut?

Selain gaya elektrostatis antara partikel penyusun inti bekerja pula gaya Gravitasi, namun besarnya sangat kecil karena massa partikelnya juga sangat kecil. Sehingga dapat dipastikan bahwa gaya Gravitasi bukan faktor dominan dalam mengikat partikel-partikel inti. Untuk itu para ahli Fisika mengusulkan teori tentang Gaya Inti yaitu gaya tarik menarik antara partikel penyusun inti dengan sifat-sifat:

Gaya inti tidak disebabkan oleh muatan partikel atau bukan merupakan gaya listrik.
Gaya harus sangat kuat atau harus jauh lebih besar daripada gaya elektrostatis
Gaya inti merupakan gaya dekat artinya gaya ini hanya bekerja jika kedua partikel dalam inti cukup dekat (berada pada jarak tertentu sekitar 10-15 m). Jika gaya inti bekerja juga sampai jarak yang jauh, maka seluruh partikel di jagad raya akan berkumpul menjadi satu, sesuatu yang belum pernah terjadi.
Gaya inti tidak bekerja pada jarak yang sangat dekat sekali, karena pada keadaan ini akan berubah menjadi gaya tolak. Jika gaya inti bekerja juga pada jarak yang sangat dekat, maka semua netron akan menjadi satu.
Gaya inti antara dua partikel tidak tergantung pada jenis partikelnya. Artinya gaya inti terjadi pada proton-proton, proton-netron, dan netron-netron.
Ilustrasi yang paling mendekati untuk menggambarkan gaya inti adalah menggunakan dua buah bola yang dihubungkan permanen sebuah pegas, seambar 3. Berdasarkan pemikiran jangkauan gaya inti sekitar 10^-15 m maka dapat diperkirakan energi diam partikel yang dipertukarkan adalah . Energi inilah yang dinamakan Energi ikat inti.

Bagaimana zat radioktif terjadi?

Di atas telah dijelaskan tentang gaya inti yang terjadi pada inti atom. Dengan demikian di dalam inti atom sekurang-kurangnya terdapat tiga gaya yang penting yaitu Gaya elektroststis, Gaya Gravitasi dan Gaya Inti. Karena nilai gaya gravitasi sangat kecil maka pengaruhnya relatif kecil sehingga dapat dikesampingkan.

Secara garis besar inti atom akan berada dalam dua keadaa dasar yaitu Keadaan Stabil dan Keadaan Tidak Stabil yang ditentukan oleh komposisi partikel penyusun inti. Keadaan stabil di capai apabila jumlah proton (Z) lebih sedikit atau sama banyak dengan jkumlah netron. Keadaan ini memungkinkan gaya inti lebih besar dibandingkan dengan gaya elektrostatis. Keadaan tidak stabil dicapai apabila jumlah proton (Z) lebih besar dari jumlah netron (N). Hal ini akan menyebabkan gaya elektrostatis jauh lebih besar di bandingkan dengan gaya inti. Mengapa gaya elektrostatis pada keadaan Z > N lebih besar? Karena gaya elektrostatis memiliki jangkauan yang lebih luas dibandingkan dengan gaya inti, sehingga dapat pada partikel proton yang berdekatan dan berseberangan sekalipun. Inti atom seperti inilah yang akan melakukan aktivitas radiasi secara spontan sampai tercapai keadaan stabil. Keadaan inti dengan jumlah proton (Z) lebih besar dari jumlah netron (N) akan menghasilkan zat radioaktif. Gambar 4 berikut menunjukkan karakteristik gaya inti dan gaya elektroststis di dalam inti atom.


Gambar : Gaya Inti terjadi pada partikel yang saling berdekatan saja	Gambar :Gaya elektroststis terjadi pada partikel yang berdekatan dan berjauhan

Suatu zat (unsur) akan menjadi radioaktif jika memimilik inti atom yang tidak stabil. Suatu inti atom berada dalam keadaan tidak stabil jika jumlah proton jauh lebih besar dari jumlah netron. Pada keadaan inilah gaya elektrostatis jauh lebih besar dari gaya inti sehingga ikatan atom-atom menjadi lemah dan inti berada dalam keadaan tidak stabil.

Garis Kestabilan Inti Atom

Hingga saat ini telah diketahui 1500 inti atom (nuklida), 1100 nuklida diantaranya merupakan inti tidak stabil. Grafik berikut ini menunjukkan distribusi kestabilan inti atom berdasarkan jumlah neutron dan protonnya. Grafik kestabilan inti memetakan jumlah netron dan proton dari inti atom. Inti stabil terletak pada garis N = Z atau N/Z = 1. Atom-atom yang terletak pada garis ini memiliki jumlah proton = jumlah netron. Atom-atom yang berada pada garis ini merupakan inti stabil. Namun demikian kebanyakan inti atom tidak memiliki jumlah netron (N) = jumlah proton (Z) tetapi tetap dalam keadaan stabil sehingga titik-titik yang menunjukkan inti stabil terlihat berada di atas garis kestabilan.

Grafik kestabilan inti menunjukkan bahwa jumlah netron menjadi lebih besar dari jumlah proton begitu nomor atom Z meningkat.

Bila jumlah proton dalam sebuah inti terus meningkat, maka pada suatu titik keseimbangan gaya elektrostatis dan gaya inti tidak dapat dipertahankan lagi sekalipun jumlah netron terus meningkat. Inti stabil dengan jumlah proton paling banyak adalah (Z = 83, dan N = 126). Semua inti atom dengan Z > 83 akan akan berada dalam keadaan tidak stabil atau akan bersifat radioaktif.

Sumber : e-dukasi.net

Fisika Inti

neny — Sat, 16 Apr 2011 13:24:07 GMT

Telah diketahui bahwa penemu sinar x adalah Rontgen. Sinar x terjadi ketika sinar katoda yang berupa elektron berkecepatan tinggi menumbuk elektroda tembaga. Akibat tumbukan tersebut, tembaga melepaskan elektron terluarnya dan tempat elektron yang kosong ini selanjutnya diisi oleh elektron tembaga dari tingkat energi lain yang lebih tinggi. Pengisian tempat kosong oleh elektron tembaga dari tingkat energi yang lebih tinggi menyebabkan terjadinya pemancaran radiasi. Radiasi ini oleh Rontgen disebut sebagai sinar x.

Pemahaman mengenai inti atom selanjutnya dijelaskan oleh percobaan Moseley. Moseley melakukan penelitian untuk mengukur panjang gelombang sinar x berbagai unsur. Hasil penelitian menunjukkan bahwa setiap unsur memancarkan radiasi sinar x dengan panjang gelombang yang khas. Panjang gelombang yang dihasilkan tergantung pada jumlah ion positif didalam inti atom. Penelitian juga menunjukkan bahwa inti atom mempunyai muatan yang berharga kelipatan dari +1,6×10-9C. Moseley selanjutnya menyebut jumlah proton dalam atom adalah nomor atom.

Tabung sinar X

Wilhelm Conrad Rontgen

Nomor Atom dan Nomor Massa

Inti atom mengandung proton dan netron. Nomor atom sama dengan jumlah proton didalam inti atom sedangkan nomor massa sama dengan jumlah proton dan netron didalam inti atom. Notasi untuk menyatakan susunan inti atom yaitu proton dan netron dialam inti atom dapat dinyatakan sebagai berikut:

Isotop, Isoton dan Isobar

1. Isotop
Atom yang mempunyai nomor atom yang sama tetapi memiliki nomor massa yang berbeda disebut dengan isotop.
Contoh:

Nomor atom 7 Nomor atom 7
Nomor massa 14 Nomor massa 15

2. Isoton
Isoton ialah atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda),tetapi mempunyai jumlah neutron yang sama.Karena nomor atomnya berbeda maka sifat-sifatnya juga berbeda.
Contoh:

3. Isobar
Isobar adalah atom dari unsur yang berbeda (mempunyai nomor atom berbeda) tetapi mempunyai jumlah nomor massa yang sama. Karena nomor atomnya berbeda maka sifat-sifatnya juga berbeda.
Contoh:

Sumber : Chem-is-try dan Kimia asyik

Teori Relativitas Khusus

neny — Tue, 18 Jan 2011 12:31:52 GMT

Ilsutrasi lengkungan ruang dan waktu dalam Relativitas

Teori Relativitas Einstein adalah teori yang sangat terkenal, tetapi sangat sedikit yang kita pahami. Utamanya, teori relativitas ini merujuk pada dua elemen berbeda yang bersatu ke dalam sebuah teori yang sama: relativitas umum dan relativitas khusus. Theori relativtas khusus telah diperkenalkan dulu, dan kemudian berdasar atas kasus-kasus yang lebih luas diperkenalkan teori relativitas umum.

Konsep teori relativitas

Teori relativitas khusus Einstein-tingkah laku benda yang terlokalisasi dalam kerangka acuan inersia, umumnya hanya berlaku pada kecepatan yang mendekati kecepatan cahaya.
Transforasi Lorentz-persamaan transformasi yang digunakan untuk menghitung perubahan koordinat benda pada kasus relativitas khusus.
Teori relativitas umum Einstein-Teori yang lebih luas, dengan memasukkan graviti sebagai fenomena geometris dalam sistem koordinat ruang dan waktu yang melengkung, juga dimasukkan kerangka acuan non inersia (misalnya, percepatan).
Prinsip relativitas fundamental.

Apakah relativitas itu?

Relativitas klasik (yang diperkenalkan pertama kali oleh Galileo Galilei dan didefinisikan ulang oleh Sir Isaac Newton) mencakup transformasi sederhana diantara benda yang bergerak dan seorang pengamat pada kerangka acuan lain yang diam (inersia). Jika kamu berjalan di dalam sebuah kereta yang bergerak, dan seseorang yang diam diatas tanah (di luar kereta) memperhatikanmu, kecepatanmu relatif terhadap pengamat adalah total dari kecepatanmu bergerak relatif terhadap kereta dengan kecepatan kereta relatif terhadap pengamat. Jika kamu berada dalam kerangka acuan diam, dan kereta (dan seseorang yang duduk dalam kereta) berada dalam kerangka acuan lain, maka pengamat adalah orang yang duduk dalam kereta tersebut.

Permasalahan dengan relatifitas ini terjadi ketika diaplikasikan pada cahaya, pada akhir 1800-an, untuk merambatkan gelombang melalui alam semesta terdapat substansi yang dikenal dengan eter, yang mempunyai kerangka acuan(sama seperti pada kereta pada contoh di atas). Eksperimen Michelson-Morley, bagaimanapun juga telah gagal untuk mendeteksi gerak bumi relatif terhadap eter, dan tak ada seorangpun yang bisa menjelaskan fenomena ini. Ada sesuatu yang salah dalam interpretasi klasik dari relatifitas jika diaplikasikan pada cahaya…dan kemudian muncullah pemahaman baru yang lebih matang setelah Einstein datang untuk menjelaskan fenomena ini.

Pengenalan tentang relativitas khusus

Pada tahun 1905, albert eintein mempubilkasikan (bersama dengan makalah lainnya) makalah yang berjudul, "On the Electrodynamics of Moving Bodies” atau dalam bahasa indonesianya kurang lebih demikian,”Elektrodinamika benda bergerak” dalam jurnal Annalen der physik. Makalah yang menyajikan teori relativitas khusus, berdasarkan dua postulat utama:

Postulat Einstein

Prinsip relativtas (pestulat pertama): Hukum-hukum fisika adalah sma untuk setiap kerangka acuan

Prinsip kekonstanan kecepatan cahaya (postulat kedua): Cahaya dapat merambat dalam vakum (misalnya, ruang vakum, atau "ruang bebas”), kecepatan cahaya dinotasikan dengan c, yang konstan terhadap gerak benda yang meiliki radiasi.

sebenarnya, makalah tersebut menyajikan lebih formal, formulasi matematika dari postulat tersebut. Bentuk dari postulat mungkin sedikit berbeda dari buku teks yang satu dengan yang lain karena translasi dari bentuk matematika Jerman dengan bentuk Inggris yang selama ini sering kita lihat.

Postulat kedua sering ditulis sembarangan dengan memasukkan bahwa kecepatan cahaya dalam ruang hampa adalah c untuk setiap kerangka acuan. Sebenarnya postulat ini adalah berasal dari dua postulat, bukan dari postulat kedua itu sendiri.

Postulat pertama kelihatan lebih masuk akal, tetapi bagaimanapun juga postulat kedua merupakan revolusi besar dalam ilmu fisika. Einstein sudah memperkenalkan teori foton cahaya dalam makalahnya pada efek fotolistrik (yang menghasilkan kesimpulan ketidakperluan eter). Postulat kedua, adalah sebuah konsekuensi dari foton yang tak bermassa bergerak dengan kecepatan c pada ruang hampa. Eter tidak lagi memiliki peran khusus sebagai kerangka acuan inersia "mutlak” alam semesta, jadi bukan hanya tidak perlu, tetapi juga secara kualitatif tidak berguna di dalam relativitas khusus.

Adapun makalah tersebut adalah untuk menggabungkan persamaan Maxwell untuk listrik dan magnet dengan gerak elektron dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Hasil dari makalah Einstein adalah memperkenalkan transformasi koordinat baru, dinamakan transformasi Lorentz, antara kerangka acuan inersia. Pada kecepatan lambat, transformasi ini pada dasarnya identik dengan moel klasik, untuk kecepetan yang mendekati kecepatan cahaya, menghasilkan nilai yang berbeda secara radikal.

Efek dari Relativitas Khusus

Relativitas khusus menghasilkan beberapa konsekuensi dari penggunaan transformasi Lorentz pada kecepatan tinggi (mendekati kecepatan cahaya). Diantaranya adalah :
Dilatasi waktu (termasuk "paradok kembar” yang terkenal)
Konstraksi panjang
Transformasi kecepatan
Efek doppler relativistk
Simultanitas dan sinkronisasi waktu
Momentum relativistik
Energi kinetik relativistik
Massa relativistik
Energi total relativistik

Selain itu, manipulasi aljabar sederhana dari konsep-konsep di atas menghasilkan dua hasil signifikan yang pantas dijelaskan sendiri.

Hubungan Massa-Energi

Enstein mampu menunjukkan bahwa terdapat hubungan antara massa dan energi, melalui rumus yang sangat terkenal E=mc². Hubungan ini telah dibuktikan dengan peristiwa yang sangat dramatis di dunia, ketika bom nuklir melepaskan energi dari massa di Hiroshima dan Nagasaki pada akhir perang dunia kedua.

Kecepatan Cahaya

Tak ada objek bermassa yang dapat bergerak dipercepat menuju kecepatan cahaya. Hanya objek tak bermassa, seperti foton, yang dapat bergerak dengan kecepatan cahaya. (foton tidak bergerak dipercepat menuju kecepatan cahaya, tetapi foton selalu bergerak dengan kecapatan cahaya).

Tetapi bagi objek fisis, kecepatan cahaya adalah terbatas. Energi kinetik pada kecepatan cahaya menjadi tak terbatas, jadi tidak pernah dapat dicapai dengan percepatan.

Beberapa telah menunjukkan bahwa sebuah objek secara teori dapat bergerak melebihi kecepatan cahaya, tetapi sejauh ini tidak ada entitas fisik yang dapat menujukkan itu.

Adopsi Relativitas Khusus

Pada 1908, Max Plank mengaplikasikan bentuk "teori relativitas” untuk menjelaskan konsep relativitas khusus, karena aturan kunci dari relativitas memainkan peran dalam konsep tersebut. Pada waktu itu, tentunya bentuk yang diaplikasikan hanya pada relativitas khusus, karena memang belum terdapat relativitas umum.

Relativitas Einstein tidak segera diterima oleh fisikawan secara keseluruhan, karena kelihatan sangat teoretis dan conterintuitif. Kemudian Einstein menerima penghargaan Nobel pada 1921, khususnya penyelesaiannya untuk efek fotolistrik dan kontribusinya pada fisika teori. Tetapi Relativitas masih menjadi kontroversi untuk menjadi referensi spesifik.

Seiring berjalannya waktu, bagaimanapun juga, presiksinya terhadap relativitas khusus akhirya menjadi kenyataan. Misalkan, jam terbang di selruh dunia telah menunjukkan adanya perlambatan dengan durasi yang diprediksi oleh teori relativitas.

Albert Einstein tidak menciptakan sendiri transformasi koordinat yang dibutuhkan untuk relativitas khusus. Dia tidak harus melakukannya, karena transformasi yang dibutukan telah ada sebelumnya. Einstein menjadi seorang yang ahli dalam pekerjaannya yang terdahulu dan menyesuaikan diri pada situasi yang baru, dan juga dengan transformasi Lorentz seperti yang telah Planck gunakan pada 1900 untuk menyelesaikan permasalahan bencana ultraviolet pada radiasi benda hitam, Einstein merancang solusi untuk efek fotolistrik, dan dengan demikian dia telah mengembangkan teori foton untuk cahaya.

Asal Mula Transformasi Lorentz

Transformasi Lorentz sebenarnya pertama kali telah diperkenalkan oleh Joseph Larmor pada 1897. Versi yang sedikit berbeda telah diperkenalkan pada beberapa dekade sebelumnya oleh Woldemar Voigt, tetapi versinya memiliki bentuk kuadrat pada persamaan dilatasi waktu. Tetapi, persamaan dilatasi waktu kedua versi tersebut dapat ditunjukkan sebagai invarian dalam persamaan Maxwell.

Seorang Matematikawan dan fisikawan Hendrik Antoon Lorentz mengusulkan gagasan "waktu lokal” untuk menjelaskan relatif simultanitas pada 1895, walaupun dia juga bekerja secara terpisah pada transformasi yang sama untuk menjelaskan hasil "nol” pada percobaan Michelson dan Morley. Dia mengenalkan transformasi koordinatnya pada 1899, dan menambahkan dilatasi waktu pada 1904.

Pada 1905, Henri Poincare memodifikasi formulasi aljabar dan menyumbangkannya kepada Lorentz dengan nama "Transformasi Lorentz,” formulasi Poincare pada transformasi tersebut pada dasarnya identik dengan apa yang digunakan Einstein.

Transformasi Lorentz tersebut menggunakan sistem koordinat empat dimensi, yaitu tiga koordinat ruang (x, y, dan z) dan satu koordinat waktu (t). Koordinat baru ditandai dengan tanda apostrof diucapkan "abstain,” seperti x’ dibaca "x-abstain.” Pada contoh dibawah ini, kecepatan adalah dalam arah x’, dengan besar u:

x’=(x-ut)/√(1-u²/c² )

y’=y

z’=z

t’={t-(u/c^2 )x}/√(1-u²/c²)

Transformasi tersebut hanya untuk demonstrasi. Aplikasi dari persamaan tersebut akan ditangani secara terpisah. Bentuk √((1-u²/c²) sering muncul dalam relativitas sehingga dilambangkan dengan simbol yunani γ (dibaca gamma) dalam beberapa penyajian.

Perlu diingat bahwa pada kasus u << c (u jauh lebih kecil dibandingkan c), maka u²/c² akan menjadi sangat kecil sehingga di dalam bentuk akar akan menghasilkan nilai satu, maka nilai γ akan menjadi satu. Oleh karena itu, dilatasi ruang dan waktu menjadi sangat tidak berpengaruh untuk benda yang bergerak jauh dibawah kecepatan cahaya.

Konsekuensi dari Transformasi Lorentz

Relativitas khusus menghasilkan beberapa konsekuensi dari penggunaan Transformasi Lorentz pada kecepatan tinggi (mendekati kecepatan cahaya). Diantaranya adalah :

Dilatasi waktu (termasuk "paradok kembar” yang terkenal)
Konstraksi panjang
Transformasi kecepatan
Efek doppler relativistk
Simultanitas dan sinkronisasi waktu
Momentum relativistik
Energi kinetik relativistik
Massa relativistik
Energi total relativistik

Kontroversi Lorenz dan Einstein

Beberapa orang mengatakan bahwa sebenarnya sebagian besar pekerjaan dari relativitas khusus yang telah dikerjakan einstein telah ada dalam transformasi Lorentz. Konsep dilatasi dan simultanitas untuk pergerakan benda telah disebutkan dan secara matematis telah dikembangkan oleh Lorentz dan Poincare. Beberapa orang mengganggap bahwa Einstein adalah seorang plagiator.

Tentunya terdapat validitas untuk tuduhan tersebut. Tentu saja, revolusi besar Einstein dibangun berdasarkan pekerjaan-pekerjaan orang lain, dan Einstein mendapatkan banyak hasil atas apa yang telah mereka hasilkan secara kasar.

Pada waktu yang sama, tetapi harus dipertimbankan bahwa Einstein mengambi konsep-konsep dasar ini dan memebangunnya menjadi sebuah kerangka teori yang menjadikan konsep-konsep tersebut untuk bukan hanya sekedar trik matematis untuk menyelamatkan dying teori (teori sekarat) seperti teori eter, melainkan menggunakan aspek-aspek fundamental alam pada tempatnya. Terdapat ketidakjelasan bahwa Larmor, Lorentz, atau Poincare yang dimaksudkan agar berani bergerak, namun sejaraha telah memberikan penghargaan kepada Einstein atas wawasan dan keberainannya.

Pada 1905, Teori Einstein (relativitas khusus), dia menunujukkan bahwa diantara kerangka acuan inersia tidak terdapat kerangka acuan "utama.” Perkembangan dari relativitas umum terjadi, sebagian sebagai upaya untuk menunjukkan bahwa ini benar di antara non-inersia (yaitu mempercepat) kerangka acuan juga.

Evolusi Relativitas Umum

Pada 1907, Einstein mempublikasikan artikelnya yang pertama pada Efek gravitasi pada cahaya dibawah relativitas khusus. Pada makalah tesebut, Einstein menguraikan "prinsip ekuivalensi,” yang menyatakan bahwa pengamatan pada percobaan di bumi (dengan percepatan gravitasi g) akan identik dengan pengamatan pada percobaan dalam roket yang bergerak dengan kecepatan g. Prinsip ekuivalensi tersebut diformulasikan sebagai:

we [...] assume the complete physical equivalence of a gravitational field and a corresponding acceleration of the reference system.

Yang artinya kurang lebih demikian :

Kami [...] mengasumsikan kesetaraan fisis lengkap dari medan gravitasi dan hubungannya dengan percepatan dari sistem kerangka acuan.

Seperti yang dikatakan Einstein atau pada buku Fisika Modern:

There is no local experiment that can be done to distinguish between the effects of a uniform gravitational field in a nonaccelerating inertial frame and the effects of a uniformly accelerating (noninertial) reference frame.

Atau dalam bahasa indonesia kurang lebih demikian :

Tidak ada percobaaan lokal yang dapat dilakukan untuk membedakan antara efek dari medan gravitasi seragam dalam kerangka acuan yang tidak dipercepat dan efek dari percepatan seragam (tidak inersia) kerangka acuan.

Artikel kedua pada subjek muncul pada tahun 1911, dan 1912 Einstein secara aktif bekerja untuk memahami sebuah teori relativitas umum yang bisa menjelaskan relativitas khusus, tetapi juga akan menjelaskan gravitasi sebagai fenomena geometris.

Pada tahun 1915, Einstein menerbitkan serangkaian persamaan diferensial yang dikenal sebagai persamaan medan Einstein. Relativitas umum Einstein menggambarkan alam semesta sebagai suatu sistem geometris tiga ruang dan satu dimensi waktu. Kehadiran massa, energi, dan momentum (kuantutasi secara kolektif sebagai kepadatan massa-energi atau tekanan-energi) yang dihasilkan dalam tekukan sistem koordinat ruang-waktu. Gravitasi, oleh karena itu, merupakan sebuah pergerakan sepanjang "sederhana” atau paling tidak rute energetik sepanjang lengkungan ruang-waktu.

Bentuk Matematika Dari Relativitas Umum

Pada bentuk yang sederhana, dan menghilangan matematika yang kompleks, Einstein menemukan hubungan antara kelengkungan ruang-waktu dengan kerapatan massa-energi:

(Kelengkungan ruang-waktu) = (kerapatan massa-energi)*8µG/c⁴

Persamaan tersebut menunjukkan hubungan secara langsung, proporsional terhadap kontanta. Kontanta gravitasi G, berasal dari hukum Newton untuk gravitasi, sementara ketergantungan terhadap kecepatan cahaya, c, adalah berasal dari teori relativitas khusus. Dalam kasus nol (atau mendekati nol) (yaitu ruang hampa), ruang-waktu berbentuk datar. Gravitasi klasik adalah kasus khusus untuk manifestasi gravitasi pada medan gravitasi lemah, dimana bentuk c⁴ (denominator yang sangat besar) dan G (nilai yang sangat kecil) membuat koreksi kelengkungan kecil.

Sekali lagi, Einstein tidak tidak keluar dari topik. Dia bekerja keras dengan geometri Riemannian (geometri non Euclidean yang dikembangkan oleh matematikawan Bernhard Riemann beberapa tahun sebelumnya), meskipun ruang yang dihasilkan adalah 4 dimensi Lorentzian bermacam-macam daripada geometri Riemann ketat. Namun, karya Riemann sangat penting bagi persamaan medan Einstein.

Apakah sebenarnya Relativitas Umum?

Untuk analogi relativitas umum, pertimbangkan bahwa kamu membentangkan sebuah seprai atau suatu lembaran yang datar dan elastik. Sekarang kamu meletakkan sesuatu dengan berat yang bervariasi pada lembaran tersebut. Jika kita menempatkan sesuatu yang sangat ringan maka bentuk seprai akan sedikit lebih turun sesuai dengan berat benda tersebut. Tetaoi jika kamu meletakkan sesuatu yang berat, maka akan terjadi kelengkungan yang lebih besar.

Asumsikan terdapat benda yang berat berada pada lembaran tersebut, dan kamu meletakkan benda lain yang lebih ringan di dekatnya. Kelengkungan yang diciptakan oleh benda yang lebih berat akan menyebabkan benda yang lebih ringan "terpeleset” disepanjang kurva ke arah kurva tersebut, karena benda yang lebih ringan mencoba untuk mencapai keseimbangan sampai pada akhirnya benda tersebut tidak bergerak lagi (dalam kasus ini, tentu saja terdapat pertimbangan lain, misalnya bentuk dari benda tersebut, sebuah bola akan menggelinding, sedangkan kubus akan terperosot, karena pengaruh gesekan atau semacamnya).

Hal ini serupa dengan bagaimana relativitas umum menjelaskan gravitasi. Kelengkungan dari cahaya bukan karena beratnya, tetapi kelengkungan yang diciptakan oleh benda berat lain yang membuat kita tetap melayang di luar angkasa. Kelengkungan yang diciptakan oleh bumi membuat bulan tetap bergerak sesuai dengan orbitnya, tetapi pada waktu yang sama, kelengkungan yang diciptakan bulan cukup untuk mempengaruhi pasang surut air laut.

Pembuktian Relativitas Umum

Semua temuan-temuan relativitas khusus juga mendukung relativitas umum, karena teori-teori ini adalah konsisten. Relativitas umum juga menjelaskan semua fenomena-fenomena mekanika klasik, yang juga konsisten. Selain itu, beberapa temuan mendukung prediksi unik dari relaivitas umum:

Presisi dari perihelion Merkurius
Pembelokan gravitasi cahaya bintang
Pelebaran alam semesta (dalam bentuk konstanta kosmologis)
Delay dari gema radar
Radiasi Hawking dari black hole

Prinsip-Prinsip Fundamental dari Relativitas

Prinsip umum relativitas: Hukum-hukum fisika harus sama untuk setiap pengamat, terlepas dari mereka dipercepat atau tidak.
Prinsip kovarian umum: hukum-hukum fisika harus memiliki bentuk yang sama dalam semua sistem koordinat.
Gerak Inersia adalah gerak geodesik: Garis dunia dari partikel yang tidak terpengarus oleh gaya-gaya (yaitu gerak inersia) adalah bakal waktu atau null geodesik dari ruang waktu. (ini berarti tangen vektornya negatif atau nol.)
Invarian lokal Lorentz: aturan-aturan dari relativitas khusus diaplikasikan secara lokal untuk semua pengamat inersia.
Lengkungan ruang-waktu: seperti yang dijelaskan oleh persamaan medan Einstein, lengkungan ruang dan waktu, sebagai responnya terhadap massa, energi, dan momentum menghasilkan pengaruh gravitasional yang dilihat sebagai bentuk gerak inersia.

Prinsip ekuivalensi, di mana Albert Einstein menggunakannya sebagai titik awal untuk relativitas umum, membuktikan konsekuensinya terhadap prinsip-prinsip tersebut.

Relativitas Umum dan Konstanta Kosmologis

Pada 1922, para ilmuwan menemukan bahwa aplikasi dari persamaan medan Einstein pada bidang kosmologi menghasilkan perluasan alam semesta. Einstein percaya bahwa alam semesta itu statis (dan karena itu pemikiran persamaannya menjadi salah), penambahan konstanta kosmologis pada persamaan medan, yang memungkinkan hasil statis.

Edwin Hubble, pada 1929, menemukan bahwa terdapat pergesaranmerah dari bintang-bintang jauh, yang menyiratkan bahwa bintang-bintang itu bergerak terhadap bumi. Alam semesta tampaknya berkembang. Einstein menghilangkan kontanta kosmologis dari persamaannya dan menyebutnya sebagai kesalahan terbesar dalam karirnya.

Pada 1990, ketertarikan pada konstanta kosmologis kembali ada dalam bentuk dark energy. Solusi untuk teori medan kuantum telah menghasilkan sejumlah besar energi dalam ruang hampa kuantum yang berakibat pada percepatan perluasan alam semesta.

Relativitas Umum dan Mekanika Kuantum

Ketika para fisikawan berupaya untuk menerapkan teori medan kuantum pada medan gravitasi, hal-hal menjadi sangat kacau. Pada betuk matematis, kuantitas fisis terjadi penyimpangan, atau hasil yang tak terhingga. Medan gravitasi di bawah relativitas umum memerlukan koreksi angka tak terhingga atau "renormalisasi”, konstanta-kontanta untuk penyesaiannya ke dalam persamaan yang terpecahkan.

Upaya untuk memecahkan "masalah renormalization” terletak di jantung teori kuantum gravitasi. Teori-teori gravitasi kuantum biasanya bekerja mundur, meramalkan sebuah teori dan kemudian mengujinya dan bukan benar-benar mencoba untuk menentukan konstanta yang tak terbatas diperlukan. Ini trik lama dalam fisika, tapi sejauh ini tidak ada teori telah cukup terbukti.

Beberapa Kontrovesi Lainnya.

Masalah utama dengan relativitas umum, yang telah sebaliknya sangat sukses, adalah keseluruhan ketidaksesuaian dengan mekanika kuantum. Potongan besar teori fisika ditujukan ke arah mencoba untuk menyamakan dua konsep: pertama yang memprediksi fenomena makroskopik melintasi ruang dan kedua yang memprediksi fenomena mikroskopik, sering kali dalam ruang yang lebih kecil daripada sebuah atom.

Selain itu, ada beberapa kekawatiran Einstein yang sangat diperhatikan terhadap ruang-waktu. Apa itu ruang-waktu? Apakah hal tesebut ada secara fisik? Beberapa telah memperkirakan "busa kuantum” yang menyebar ke seluruh alam semesta. Usaha baru pada teori string (dan pada teori anakannya) menggunakan ini atau penggambaran kuantum lain dari ruang-waktu. Sebuah artikel dari majalah New Scientist meperkirakan bahwa ruang-waktu mungkin adalah sebuah superfluida kuantum dan bahwa seluruh alam semesta dapat berputas pada sumbu.

Beberapa orang telah menunjukkan bahwa jika ruang-waktu sebagai substansi fisik, itu akan bertindak sebagai kerangka acuan universal, seperti eter. Penganut Anti-relativitas sangat gembira mendengar ini, sementara yang lain melihatnya sebagai upaya non ilmiah untuk mendiskreditkan Enstein dengan membangkitkan sebuah konsep abad-mati.

Isu-isu tertentu dengan singularitas black hole, di mana lengkung ruang-waktu mendekati pada tak terhingga, juga telah menimbulkan keraguan apakah relativitas umum secara akurat dapat menggambarkan alam semesta. Sangat sulit untuk diketahui secara pasti, bagaimanapun juga, selama black hole hanya dapat dipelajari seperti saat ini.

Sampai ia berdiri sekarang, relativitas umum adalah teori yang sangat sukses tetapi sangat sulit dibayangkan dan akan merugikan banyak orang karena ketidakkonsistennya dan kontroversi sampai mucul fenomena yang sangat bertentangan dengan prediksi dari teori.

Kutipan Mengenai Relativitas

"Spacetime grips mass, telling it how to move, and mass grips spacetime, telling it how to curve” — John Archibald Wheeler.

"The theory appeared to me then, and still does, the greatest feat of human thinking about nature, the most amazing combination of philosophical penetration, physical intuition, and mathematical skill. But its connections with experience were slender. It appealed to me like a great work of art, to be enjoyed and admired from a distance.” — Max Born

Sumber : Catatan Kehidupan Seorang Sarjana Fisika

Teori Relativitas Enstein

neny — Tue, 18 Jan 2011 12:00:36 GMT

"Apaan sih” Teori Relativitas Einstein?
Tentu saja ini adalah teori yang ditemukan oleh sang jenius Albert Einstein. Teori ini terbagi 2, Relativitas Khusus (1905), dan Relativitas Umum (1915). Teori ini juga menjadi dasar bagi penciptaan energi raksasa Nuklir, dan bahkan, penciptaan Mesin Waktu! (Yang memungkinkan kita pergi ke masa lalu, atau bahkan ke masa depan!)

RELATIVITAS KHUSUS ADALAH :

1. Bahwa semua ukuran Ruang-Waktu adalah relatif, tergantung dari sudut pandang pengamat yang berbeda, dan apakah ia sedang bergerak atau diam. Dan bahwa "Waktu” yang kita alami, ternyata bisa melambat, atau bergerak lebih cepat, bergantung kecepatan kita.

Ini contohnya :

Kalau anda berada dalam sebuah kereta api yang bergerak, maka "Waktu” yang anda alami akan lebih lambat dari "Waktu" yang dialami oleh seseorang di luar yang sedang berdiri diam. Kalau anda memakai jam tangan dalam kereta yang berjalan itu, maka jam Anda akan berdetik lebih lambat sepersekian detik dari jam orang yang di luar tadi. Ini disebut "Time Dilation”. (Dilate : Berkontraksi, memuai). Makin tinggi kecepatan Anda, makin lambat kecepatan "Waktu” yang Anda alami!

Nah sekarang, bayangkan keajaiban dari teori Einstein ini.

"Perjalanan Jutaan Tahun ke Masa Depan!”

Misalnya ada 2 orang, yang satu, A, pergi naik roket ke luar tata surya dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya. Yang lainnya (B) tetap di bumi.

Dengan kecepatan setinggi itu, maka waktu bagi A akan melambat signifikan. Jadinya ketika A kembali ke Bumi, bisa jadi misalnya (tergantung jarak dan kecepatannya), umur A hanya akan bertambah 5 tahun, sementara waktu di Bumi telah berlalu selama 50 tahun!

Jadinya B sudah menjadi jauh lebih tua dari A, atau bahkan sudah meninggal. Dalam waktu perjalanan A yang jauh lebih panjang, A bisa kembali ke Bumi bahkan di jutaan tahun di masa depan!

2. Kecepatan Cahaya selalu sama, 300.000 Km / Detik, konstan, dilihat dari manapun sumbernya ataupun pergerakan mereka. Jadi semua hal lainnya relatif, kecuali Cahaya.

Jika Cahaya ditembakkan dan anda menggunakan roket kecepatan tinggi "mengejar” cahaya itu, cahaya itu akan terukur persis sama kecepatannya tidak berkurang. Jika anda bergerak "menjauh” dari pancaran cahaya itu, kecepatan cahaya itu akan tetap akan sama.

Salahsatu konsekuensi dari Relativitas Khusus adalah rumus E = mc² : Bahwa energi dan masa adalah sama, bentuk yang berbeda dari satu hal yang sama dan saling menggantikan, dan bahwa massa yang bergerak dengan kecepatan cahaya akan menciptakan energi yang maha dahsyat. Inilah dasar dari ENERGI ATOM/NUKLIR.

RELATIVITAS UMUM ADALAH :

Relativitas Umum Einstein membahas tentang ruang angkasa yang sebenarnya merupakan bangunan Ruang dan Waktu, dimana "Waktu” juga bisa Melengkung mengikuti bentuk benda-benda langit raksasa!
Ini membuktikan satu hal yang sangat besar. Gravitasi, ternyata bukan Gaya Tarik seperti yang dinyatakan Isaac Newton!

"Gravitasi”, ternyata adalah hasil Lengkungan-pusaran ( Curvature ) dari Ruang dan Waktu yang ada di alam semesta. Bangunan Ruang-Waktu bisa "melengkung”, seperti saat melewati Matahari yang besar. Lengkungan ini mempengaruhi gerakan apapun, bintang, planet, Planet Bumi, bahkan cahaya!

Matahari memiliki massa dan energi yang besar sehingga menyebabkan pusaran lengkung Ruang-Waktu itu. Lengkungan – pusaran itulah yang menyebabkan Bumi jadi terus berputar-putar mengelilingi matahari, seakan "menjebak” bumi dalam pusarannya. Bumi, juga memiliki lengkung itu sehingga "menjebak” bulan.

Bayangkan ini, anda mengaduk air dalam sebuah gelas, maka akan tercipta pusaran. Pusaran tengahnya anggap sebagai matahari. Lalu anda taruh sebutir kacang dalam putaran itu. Maka kacang itu akan terus berputar-putar dalam pusaran itu. Seperti itulah dasarnya Bumi terus mengitari Matahari!

"There is no difference between Time and any of the three dimensions of space except that our consciousness moves along it… Scientific people…know very well that Time, is only a kind of space.”

H.G Wells, The Time Machine

Ruang angkasa, adalah bangunan Ruang-Waktu ( bahasa Star Trek-nya : Space-Time Continuum ) yang bisa menciptakan pusaran-pusaran melengkung yang mempengaruhi semua benda-benda angkasa, Bumi, bahkan cahaya.(Selamat! Anda sudah memahami dasar dari "Teori Relativitas Einstein”!, Congratulation Geniuses).

Sumber : Just Me and My Computer

Model Atom Mekanika Kwantum

neny — Tue, 18 Jan 2011 11:29:20 GMT

Penjelasan tentang struktur atom yang lebih lengkap diperlukan untuk mengetahui struktur yang lebih detil tentang elektron di dalam atom. Model atom yang lengkap harus dapat menerangkan misteri efek Zeeman dan sesuai untuk atom berelektron banyak. Dua gejala ini tidak dapat diterangkan oleh model atom Bohr.

Efek Zeeman

Spektrum garis atomik teramati saat arus listrik dialirkan melalui gas di dalam sebuah tabung lecutan gas. Garis-garis tambahan dalam spektrum emisi teramati jika atom-atom tereksitasi diletakkan di dalam medan magnet luar. Satu garis di dalam spektrum garis emisi terlihat sebagai tiga garis (dengan dua garis tambahan) di dalam spektrum apabila atom diletakkan di dalam medan magnet. Terpecahnya satu garis menjadi beberapa garis di dalam medan magnet dikenal sebagai efek Zeeman.

pemisahan garis spektrum atomik di dalam medan magnet

Efek Zeeman tidak dapat dijelaskan menggunakan model atom Bohr. Dengan demikian, diperlukan model atom yang lebih lengkap dan lebih umum yang dapat menjelaskan efek Zeeman dan spektrum atom berelektron banyak.

Model Atom Mekanika Kuantum

Sebelumnya kita sudah membahas tentang dualisme gelombang-partikel yang menyatakan bahwa sebuah objek dapat berperilaku baik sebagai gelombang maupun partikel. dalam skala atomik, elektron dapat kita tinjau sebagai gejala gelombang yang tidak memiliki posisi tertentu di dalam ruang. Posisi sebuah elektron diwakili oleh kebolehjadian atau peluang terbesar ditemukannya elektron di dalam ruang.

Demi mendapatkan penjelasan yang lengkap dan umum dari struktur atom, prinsip dualisme gelombang-partikel digunakan. Di sini gerak elektron digambarkan sebagai sebuah gejala gelombang. Persamaan dinamika Newton yang sedianya digunakan untuk menjelaskan gerak elektron digantikan oleh persamaan Schrodinger yang menyatakan fungsi gelombang untuk elektron. Model atom yang didasarkan pada prinsip ini disebut model atom mekanika kuantum.

posisi dan keberadaan elektron di dalam atom dinyatakan sebagai peluang terbesar elektron di dalam atom

Persamaan Schrodinger untuk elektron di dalam atom dapat memberikan solusi yang dapat diterima apabila ditetapkan bilangan bulat untuk tiga parameter yang berbeda yang menghasilkan tiga bilangan kuantum. Ketiga bilangan kuantum ini adalah bilangan kuantum utama, orbital, dan magnetik. Jadi, gambaran elektron di dalam atom diwakili oleh seperangkat bilangan kuantum ini.

Bilangan Kuantum Utama

Dalam model atom Bohr, elektron dikatakan berada di dalam lintasan stasioner dengan tingkat energi tertentu. Tingkat energi ini berkaitan dengan bilangan kuantum utama dari elektron. Bilangan kuantum utama dinyatakan dengan lambang n sebagaimana tingkat energi elektron pada lintasan atau kulit ke-n. untuk atom hidrogen, sebagaimana dalam model atom Bohr, elektron pada kulit ke-n memiliki energi sebesar

Adapun untuk atom berelektron banyak (terdiri atas lebih dari satu elektron), energi elektron pada kulit ke-n adalah

Dimana Z adalah nomor atom. Nilai-nilai bilangan kuantum utama n adalah bilangan bulat mulai dari 1.

n = 1, 2, 3, 4, ….

Bisa dikatakan bahwa bilangan kuantum utama berkaitan dengan kulit elektron di dalam atom. Bilangan kuantum utama membatasi jumlah elektron yang dapat menempati satu lintasan atau kulit berdasarkan persamaan berikut.

Jumlah maksimum elektron pada kulit ke-n adalah 2n²

Bilangan Kuantum Orbital

Elektron yang bergerak mengelilingi inti atom memiliki momentum sudut. Efek Zeeman yang teramati ketika atom berada di dalam medan magnet berkaitan dengan orientasi atau arah momentum sudut dari gerak elektron mengelilingi inti atom. Terpecahnya garis spektum atomik menandakan orientasi momentum sudut elektron yang berbeda ketika elektron berada di dalam medan magnet.

Tiap orientasi momentum sudut elektron memiliki tingkat energi yang berbeda. Meskipun kecil perbedaan tingkat energi akan teramati apabila atom berada di dalam medan magnet. Momentum sudut elektron dapat dinyatakan sebagai

Dimana

Bilangan l disebut bilangan kuantum orbital. Jadi, bilangan kuantum orbital l menentukan besar momentum sudut elektron. Nilai bilangan kuantum orbital l adalah

l = 0, 1, 2, 3, … (n – 1)

misalnya, untuk n = 2, nilai l yang diperbolehkan adalah l = 0 dan l = 1.

Bilangan Kuantum Magnetik

Momentum sudut elektron L merupakan sebuah vektor. Jika vektor momentum sudut L diproyeksikan ke arah sumbu yang tegak atau sumbu-z secara tiga dimensi akan didapatkan besar komponen momentum sudut arah sumbu-z dinyatakan sebagai L_z. bilangan bulat yang berkaitan dengan besar L_z adalah m. bilangan ini disebut bilangan kuantum magnetik. Karena besar L_z bergantung pada besar momentum sudut elektron L, maka nilai m juga berkaitan dengan nilai l.

m = −l, … , 0, … , +l

misalnya, untuk nilai l = 1, nilai m yang diperbolehkan adalah −1, 0, +1.

Bilangan Kuantum Spin

Bilangan kuantum spin diperlukan untuk menjelaskan efek Zeeman anomali. Anomali ini berupa terpecahnya garis spektrum menjadi lebih banyak garis dibanding yang diperkirakan. Jika efek Zeeman disebabkan oleh adanya medan magnet eksternal, maka efek Zeeman anomali disebabkan oleh rotasi dari elektron pada porosnya. Rotasi atau spin elektron menghasilkan momentum sudut intrinsik elektron. Momentum sudut spin juga mempunyai dua orientasi yang berbeda, yaitu spin atas dan spin bawah. Tiap orientasi spin elektron memiliki energi yang berbeda tipis sehingga terlihat sebagai garis spektrum yang terpisah.

garis spektra atom yang terpisah di dalam medan magnet berasal dari spin elektron

Spin elektron diwakili oleh bilangan kuantum tersendiri yang disebut bilangan kuantum magnetik spin (atau biasa disebut spin saja). Nilai bilangan kuantum spin hanya boleh satu dari dua nilai +½ atau −½. jika m_s adalah bilangan kuantum spin, komponen momentum sudut arah sumbu-z dituliskan sebagai

S_z = m_sћ

Dimana

Spin ke atas dinyatakan dengan

Spin ke bawah dinyatakan dengan

Atom Berelektron Banyak

Model atom mekanika kuantum dapat digunakan untuk menggambarkan struktur atom untuk atom berelektron banyak. Posisi atau keadaan elektron di dalam atom dapat dinyatakan menggunakan seperangkat (empat) bilangan kuantum. Misalnya, elektron dengan bilangan kuantum n = 2, l = 1, m = −1 dan m_s = −½ menyatakan sebuah elektron pada kulit L, subkulit p, orbital −1 dengan arah spin ke bawah.

Sumber : Dunia Fisika

Teori Atom

neny — Tue, 18 Jan 2011 11:07:47 GMT

Mempelajari tentang teori atom sangatlah penting sebab atom merupakan penyusun materi yang ada di alam semesta. Dengan memahami atom kita dapat mempelajari bagaimana satu atom dengan yang lain berinteraksi, mengetahui sifat-sifat atom, dan sebagainya sehigga kita dapat memanfaatkan aam semesta untuk kepentingan umat manusia.

Nama "atom” berasal dari bahasa Yunani yaitu "atomos” diperkenalkan oleh Democritus yang artinya tidak dapat dibagi lagi atau bagain terkecil dari materi yang tidak dapat dibagi lagi. Konsep atom yang merupakan penyusun materi yang tidak dapat dibagi lagi pertama kali diperkenalkan oleh ahli filsafat Yunani dan India.

Konsep atom yang lebih modern muncul pada abab ke 17 dan 18 dimana saat itu ilmu kimia mulai berkembang. Para ilmuwan mulai menggunakan teknik menimbang untuk mendapatkan pengukuran yang lebih tepat dan menggunakan ilmu fisika untuk mendukung perkembangan teori atom.

1. Teori Atom John Dalton

Pada tahun 1803, John Dalton mengemukakan mengemukakan pendapatnaya tentang atom. Teori atom Dalton didasarkan pada dua hukum, yaitu hukum kekekalan massa (hukum Lavoisier) dan hukum susunan tetap (hukum prouts). Lavosier mennyatakan bahwa "Massa total zat-zat sebelum reaksi akan selalu sama dengan massa total zat-zat hasil reaksi”. Sedangkan Prouts menyatakan bahwa "Perbandingan massa unsur-unsur dalam suatu senyawa selalu tetap”. Dari kedua hukum tersebut Dalton mengemukakan pendapatnya tentang atom sebagai berikut:

Atom merupakan bagian terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi lagi
Atom digambarkan sebagai bola pejal yang sangat kecil, suatu unsur memiliki atom-atom yang identik dan berbeda untuk unsur yang berbeda
Atom-atom bergabung membentuk senyawa dengan perbandingan bilangan bulat dan sederhana. Misalnya air terdiri atom-atom hidrogen dan atom-atom oksigen
Reaksi kimia merupakan pemisahan atau penggabungan atau penyusunan kembali dari atom-atom, sehingga atom tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan.

Hipotesa Dalton digambarkan dengan model atom sebagai bola pejal seperti pada tolak peluru. Seperti gambar berikut ini:

Kelemahan:

Teori dalton tidak menerangkan hubungan antara larutan senyawa dan daya hantar arus listrik.

2. Teori Atom J. J. Thomson

Berdasarkan penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William Crookers, maka J.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dari hasil percobaan ini, Thomson menyatakan bahwa sinar katode merupakan partikel penyusun atom (partikel subatom) yang bermuatan negatif dan selanjutnya disebut elektron.
Atom merupakan partikel yang bersifat netral, oleh karena elektron bermuatan negatif, maka harus ada partikel lain yang bermuatan positifuntuk menetrallkan muatan negatif elektron tersebut. Dari penemuannya tersebut, Thomson memperbaiki kelemahan dari teori atom dalton dan mengemukakan teori atomnya yang dikenal sebagai Teori Atom Thomson. Yang menyatakan bahwa:

"Atom merupakan bola pejal yang bermuatan positif dan didalamya tersebar muatan negatif elektron”

Model atomini dapat digambarkan sebagai jambu biji yang sudah dikelupas kulitnya. biji jambu menggambarkan elektron yang tersebar marata dalam bola daging jambu yang pejal, yang pada model atom Thomson dianalogikan sebagai bola positif yang pejal. Model atom Thomson dapat digambarkan sebagai berikut:

Kelemahan:

Kelemahan model atom Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

3. Teori Atom Rutherford

Rutherford bersama dua orang muridnya (Hans Geigerdan Erners Masreden) melakukan percobaan yang dikenal dengan hamburan sinar alfa (λ) terhadap lempeng tipis emas. Sebelumya telah ditemukan adanya partikel alfa, yaitu partikel yang bermuatan positif dan bergerak lurus, berdaya tembus besar sehingga dapat menembus lembaran tipis kertas. Percobaan tersebut sebenarnya bertujuan untuk menguji pendapat Thomson, yakni apakah atom itu betul-betul merupakan bola pejal yang positif yang bila dikenai partikel alfa akan dipantulkan atau dibelokkan. Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa apabila partikel alfa ditembakkan pada lempeng emas yang sangat tipis, maka sebagian besar partikel alfa diteruskan (ada penyimpangan sudut kurang dari 1°), tetapi dari pengamatan Marsden diperoleh fakta bahwa satu diantara 20.000 partikel alfa akan membelok sudut 90° bahkan lebih.
Berdasarkan gejala-gejala yang terjadi, diperoleh beberapa kesipulan beberapa berikut:

Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa diteruskan
Jika lempeng emas tersebut dianggap sebagai satu lapisanatom-atom emas, maka didalam atom emas terdapat partikel yang sangat kecil yang bermuatan positif.
Partikel tersebut merupakan partikelyang menyusun suatu inti atom, berdasarkan fakta bahwa 1 dari 20.000 partikel alfa akan dibelokkan. Bila perbandingan 1:20.000 merupakan perbandingan diameter, maka didapatkan ukuran inti atom kira-kira 10.000 lebih kecil daripada ukuran atom keseluruhan.

Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atom yang dikenal dengan Model Atom Rutherford yang menyatakan bahwa Atom terdiri dari inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif, dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Rutherford menduga bahwa didalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling tolak menolak.

Model atom Rutherford dapat digambarkan sebagai beriukut:

Kelemahan:

Tidak dapat menjelaskan mengapa elektron tidak jatuh ke dalam inti atom.

4. Teori Atom Bohr

ada tahun 1913, pakar fisika Denmark bernama Neils Bohr memperbaiki kegagalan atom Rutherford melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen. Percobaannya ini berhasil memberikan gambaran keadaan elektron dalam menempati daerah disekitar inti atom. Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck, diungkapkan dengan empat postulat, sebagai berikut:

Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.
Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.
Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat, besarnya sesuai dengan persamaan planck, ΔE = hv.
Lintasan stasioner yang dibolehkan memilki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut. Besarnya momentum sudut merupakan kelipatan dari h/2∏ atau nh/2∏, dengan n adalah bilangan bulat dan h tetapan planck.

Menurut model atom bohr, elektron-elektron mengelilingi inti pada lintasan-lintasan tertentu yang disebut kulit elektron atau tingkat energi. Tingkat energi paling rendah adalah kulit elektron yang terletak paling dalam, semakin keluar semakin besar nomor kulitnya dan semakin tinggi tingkat energinya.

Kelemahan:

Model atom ini tidak bisa menjelaskan spektrum warna dari atom berelektron banyak.

5. Teori Atom Modern

Model atom mekanika kuantum dikembangkan oleh Erwin Schrodinger (1926).Sebelum Erwin Schrodinger, seorang ahli dari Jerman Werner Heisenberg mengembangkan teori mekanika kuantum yang dikenal dengan prinsip ketidakpastian yaitu "Tidak mungkin dapat ditentukan kedudukan dan momentum suatu benda secara seksama pada saat bersamaan, yang dapat ditentukan adalah kebolehjadian menemukan elektron pada jarak tertentu dari inti atom”.

Daerah ruang di sekitar inti dengan kebolehjadian untuk mendapatkan elektron disebut orbital. Bentuk dan tingkat energi orbital dirumuskan oleh Erwin Schrodinger.Erwin Schrodinger memecahkan suatu persamaan untuk mendapatkan fungsi gelombang untuk menggambarkan batas kemungkinan ditemukannya elektron dalam tiga dimensi.

Persamaan Schrodinger

x,y dan z
Y
m
ђ
E
V

= Posisi dalam tiga dimensi
= Fungsi gelombang
= massa
= h/2p dimana h = konstanta plank dan p = 3,14
= Energi total

= Energi potensial

Model atom dengan orbital lintasan elektron ini disebut model atom modern atau model atom mekanika kuantum yang berlaku sampai saat ini, seperti terlihat pada gambar berikut ini.

Model atom mutakhir atau model atom mekanika gelombang

Awan elektron disekitar inti menunjukan tempat kebolehjadian elektron. Orbital menggambarkan tingkat energi elektron. Orbital-orbital dengan tingkat energi yang sama atau hampir sama akan membentuk sub kulit. Beberapa sub kulit bergabung membentuk kulit.Dengan demikian kulit terdiri dari beberapa sub kulit dan subkulit terdiri dari beberapa orbital. Walaupun posisi kulitnya sama tetapi posisi orbitalnya belum tentu sama.

Ciri khas model atom mekanika gelombang

Gerakan elektron memiliki sifat gelombang, sehingga lintasannya (orbitnya) tidak stasioner seperti model Bohr, tetapi mengikuti penyelesaian kuadrat fungsi gelombang yang disebut orbital (bentuk tiga dimensi darikebolehjadian paling besar ditemukannya elektron dengan keadaan tertentu dalam suatu atom)
Bentuk dan ukuran orbital bergantung pada harga dari ketiga bilangan kuantumnya. (Elektron yang menempati orbital dinyatakan dalam bilangan kuantum tersebut)
Posisi elektron sejauh 0,529 Amstrong dari inti H menurut Bohr bukannya sesuatu yang pasti, tetapi bolehjadi merupakan peluang terbesar ditemukannya elektron.

Percobaan chadwick

Kelemahan Model Atom Modern

Persamaan gelombang Schrodinger hanya dapat diterapkan secara eksak untuk partikel dalam kotak dan atom dengan elektron tunggal.

Sumber : Belajar Kimia dan Belajar Kimia Yuk...!