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