EKSPERIMEN HAMBURAN RUTHERFORD

PRESENTED BY :

-ARINTYA WAHYUNINGTYAS

-DEBBIE LUSIANA TAMBUN

-ELI KRINSAWATI

-SUSILOWATI

-OKTAVIANA RETNA NINGSIH

*TUJUAN*

• Memahami bagaimana eksperimen hamburan Rutherford mampu membuktikan keberadaan inti atom

• Mengamati distribusi sudut hamburan partikel alfa dan membandingkannya dengan model atom Rutherford pada range

sudut kecil

• Memahami konsep difeerensial dan total cross section serta hubungannya dalam menghasilkan eksperimen hamburan

• Mampu menurunkan rumus hamburan Rutherford dari serangkaian eksperimen

DASAR TEORI

Hamburan Rutherford merupakan loncatan besar dalam pemahaman mengenai atom. Untuk memahami lebih lanjut pertimbanngan-

pertimbangan yang dipakai Rutherford dalam mengusulkan model atom tersebut, tinjau interaksi partikel alfa yang bermuatan +2e dan inti

atom yang bermuatan +Ze dengan Z adalah bilangan bulat. (lihat gambar1). Dilihat dari arah semula, partikel alfa meninggalkan inti dengan

sudut simpangan φ. Dalam peninjauan ini atom dianggap tidak mengalamipentalan, sehingga momentum sudut system terhadap sembarang titik

acuan adalah konstan.

Dari hipotesis dan kemudian dilakukan perhitungan analitikditemukan bahwa jumlah partikel yang terhambur pada sudut θ

(Δn(θ)) memenuhi persamaan :

Untuk kasus sumber titik, maka dapat dituliskan sebagai berikut:

ALAT DAN BAHAN

• Tabung Vakum

• Amplifier / adaptor

• Digital Counter

• Sumber radiasi Am-241

PROSEDURE

Persiapan alat dan bahan

Pemvakuman tabung

Set up alat

mulai pencacahan

DATA HASIL PENGAMATAN

ANALISIS

Untuk menentukan distribusi statistik hamburan partikel alfa, maka dapat tunjukkan oleh sebuah grafik hubungan antara jumlah cacahan

(n) pada sumbu y terhadap 1

sin4 𝜃/2pada pada sumbu x, berikut grafik

yang terbentuk dari hubungan keduanya :

1/sin^4 θ/2 rerata cacahan /10 detik

3400 5.87

17000 5.13

280000 5.53

280000 3.8

17000 3.9

3400 4.2

Untuk mengetahui nomor atom dari lapisan tipis alumunium yang memisahkan antara sumber dengan detektor, dapat digunakan persamaan

berikut :

𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛

• r1 = 3 𝑥 10−2 𝑚

• r2 = 2,5 𝑥 10−2 𝑚

• df = 6 𝑥 10−6 𝑚

• AD = 2,83 𝑥 10−5 𝑚2

• Af = 3,6 𝑥 10−5 𝑚2

• Q = 3,4 𝑥 105 𝐵𝑞

• Dari grafik diatas diperoleh bahwa nilai y = = -0,0000005 + 4.7864 dengan m = 0,0000005 maka dapat ditentukan nilai S

dengan persamaan berikut :

Berdasarkan nilai S maka akan dapat ditentukan nomor atom Z, dengan persamaan :

PEMBAHASAN

Dari eksperimen kali ini kami mencoba untuk membuktikan teorikeberadaan inti atom melalui eksperimen hamburan Rutherford. Selainitu juga bertujuan untuk membandingkan distribusi partikel-α denganrange sudut kecil pada 2 diafragma yang berbeda ukuran. Partikel-α yang dihasilkan dari atom He yang bermuatan positif ini ditembakkan kesebuah plat yang sebelumnya dipasang diafragma untuk memfokuskanpartikel ke satu titik pada plat tersebut. Plat ini terbuat dari Al-13 ataubiasa disebut dengan aluminium foil. Partikel-α yang ditembakkantersebut mengalami hamburan karena bertabrakan dengan strukturpembentuk suatu atom pada plat. Hasil eksperimen ada partikel yang dibelokkan dengan sudut tertentu, kembali (dipantulakan ) da nada yang diteruskan. Partikel alpha diteruskan apabila ketika ditembakkan diahanya melewati ruang hampa ,jadi tidak ada interaksi dengan intisehingga partikel yang dating akan diteruskan.

Selanjutnya dari data yang diperoleh diolah untuk mendapatkan grafikhubungan antara jumlah cacahan per 10 detik sebagai sumbu y dan 1/sin^4 θ/2 . Pada dasarnya grafik yang dihasilkan dari hubungan antara cacahan dengan sudutputar plat menghasilkan satu titik puncak pada sudut putar plat yang bernilai nolkarena teori Rutherford menyatakan bahwa partikel-α yang ditembakkan ke arahplat dengan sudut putar plat sebesar 0˚ akan dipantulkan oleh inti dan sebagianditeruskan karena adanya ruang antar atom. Partikel yang diteruskan iniditangkap oleh detektor dan dicacah sehingga didapatkan nilai cacahan paling tinggi mengingat partikel yang diteruskan melewati plat jumlahnya lebih banyakdibandingkan partikel yang dihamburkan balik atau yang dihamburkan sebesarsudut-β. Sudut ini terbentuk bukan dari tumbukkan partikel dengan inti, melainkan merupakan sudut yang dibentuk akibat adanya tolakan inti yang bermuatan positif terhadap partikel alfa yang juga bermuatan positif. Inticenderung diam karena massa inti yang lebih masif daripada partikel alfa, sehingga yang mengalami hamburan adalah partikel alfa. Sedangkan seiringdengan bertambahnya nilai dari sudut putar plat, nilai cacahan akan semakinmenurun karena saat partikel-α ditembakkan ke arah plat dengan sudut putarplat >0˚ partikel tersebut akan mengalami banyak tumbukkan dengan atom sehingga hamburan partikel yang dapat diteruskan yang tertangkap oleh detektorakan semakin sedikit dan nilai cacahan yang didapat juga akan semakin kecil. Dari teori Rutherford ini dapat diambil kesimpulan bahwa nilai cacahan berbandingterbalik dengan besar sudut putar plat.

Berdasarkan grafik yang diperoleh pada data hasil pengamatan, (grafik terlampir) setelah memasukkan data cacahan yang kami dapatkan dari eksperimen ini terbentuk grafik distribusi yang sedikitberbeda dengan teori Ruherford yang telah dibahas di atas.

Dari grafik tersebut terlihat sedikit mendekati grafik yang kami peroleh. Hal ini dapat disebabkan karena probabilitas elektron saatmelewati plat dimana jumlah partikel-α yang melewati plat tersebuttidak dapat dipastikan jumlahnya sehingga kemungkinan bertambahnyanilai cacahan saat sudut putar juga bertambah dapat mungkin terjadimengingat perubahan sudut putar yang juga relatif sedikit.

Dari grafik yang didapat akan didapatkan pula gradient ( m=0,0000005) yang kemudian gradient tersebut diolah dengan rumusyang ada untuk mendapatkan nomor atom (Z) dari aluminium. Setelahdilakukan analisis perhitungan didapatkan nomor atom aliminiumsebesar 6 ,dengan literature adalah 13. Maka diperoleh prosentasekesalahan sebesar 53,85% .

PERSENTASE KESALAHAN

KESIMPULAN

1.

2.

• Nomor atom dari lempengan tipis alumunium yang digunakan adalah sebesar 6 dengan persentase kesalahan sebesar 53,85 %

• Secara teoritis, semakin besar sudut hamburannya semakin kecil jumlah partikel alfa yang dicacah oleh counter dan dideteksi oleh detektor