1

SINAR KATODA

Veetha Adiyani Pardede (M0209054)

Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Universitas Sebelas Maret Surakarta

veetha_adiyani@yahoo.com

ABSTRAK

J.J. Thomson dalam penelitiannya mempelajari bahwa tabung katoda pada

kondisi vakum parsial (hampir vakum) yang diberi tegangan tinggi akan

mengeluarkan berkas sinar katoda. Berkas sinar katoda ini apabila didekatkan dengan medan listrik negatif maka akan dibelokan (berkas sinar katoda ini

tertolak oleh medan negatif). Berkas sinar katoda merupakan berkas distribusi

elektron yang terbentuk di dalam tabung sinar katoda. Pelucutan elektron

menciptakan garis kolom berwarna ungu pada tabung. Sinar warna ungu tersebut

merupakan peristiwa elektron yang bertumbuk dengan elektron atom di udara.

Dimana menghasilkan elektron yang tereksitasi dan gelombang elektromagnetik.

Kata kunci: sinar katoda, elektron, gelombang elektromagnetik

PENDAHULUAN

Tabung sinar katoda (Cathode

Ray Tube atau CRT) banyak digunakan

dalam layar komputer, monitor video,

televisi dan osiloskop. Tabung sinar

katoda adalah tabung hampa udara

yang dibuat dengan memanfaatkan

teknik pevakuman Geisler yang dapat

memancarkan elektron dalam bentuk

sinar katoda sebagai sinar hijau ketika

saklar dihubungkan. Percobaan ini

dilakukan oleh Julius plocker.

Kemudian peristiwa ini dijelaskan oleh

Sir William Crockes pada tahun 1879

yang berhasil menunjukkan bahwa

sinar katoda adalah berkas sinar

bermuatan negatif yang oleh Thompson

disebut sebagai elektron.

Sir Joseph John Thomson

(1856-1940) dalam penelitiannya

mempelajari bahwa tabung katoda pada

kondisi vakum parsial (hampir vakum)

yang diberi tegangan tinggi akan

mengeluarkan berkas sinar (berkas sinar katoda) disebabkan berkas sinar ini berasal dari katoda (elektroda

negative).

Berkas sinar katoda ini apabila

didekatkan dengan medan listrik

negatif maka akan dibelokan (berkas

sinar katoda ini tertolak oleh medan

negatif), berdasarkan hal ini maka

Thomson menyatakan bahwa berkas

sinar katoda itu adalah partikel-partikel

yang bermuatan negatif yang ia sebut

sebagai corpuscle. Dia juga meyakini bahwa

corpuscle itu berasal dari atom-atom

logam yang dipakai sebagai elektroda

pada tabung katoda. Dengan

menggunakan jenis logam yang

berbeda-beda sebagai elektroda yang

dia gunakan pada tabung katoda maka

percobaan Thomson tetap

menghasilkan berkas sinar katoda yang

sama.

TINJAUAN PUSTAKA

Sinar katoda merupakan berkas

distribusi elektron yang terbentuk di

dalam tabung sinar katoda. Tabung

sinar katoda memiliki ruang yang di

dalam tabungnya sangat vakum.

Katoda sebelah kiri sangat ditinggikan

temperaturnya dengan alat pemanas,

dan elektrn-elektronnya menguap dari

permukaannya. Penguapan elektrn ini

2

disebut sinar katoda. Sinar-sinar katoda

dipercepat melalui tegangan tinggi

yang dikendalikan dengan medan

magnet yang dibangkitkan oleh

sepasang koil. (Sears Zemansky: 1986)

Sinar katoda timbul karena

adanya lecutan listrik melalui gas di

dalam tabung bertekanan rendah untuk

menimbulkan bunga api listrik antara

katoda dan anoda di udara pada

tekanan 1 atmosfer (atm) diperlukan

beda potensial yang sangat besar, kira-

kira 30.000 volt. (Tim Eksperimen

Fisika: 2011)

Jika partikel bermuatan

(elektron) jika bergerak dengan

kecepatan v di daerah dengan kuat

medan , maka pertikel tersebut akan mengalami pembelokkan yang

diakibatkan oleh timbulnya gaya

magnetik ( ). Jika muatan elektron adalah e dan kecepatannya v, maka elektron

akan mengalami gaya magnetik yang

besarnya:

Persamaan di atas disebut formula

siklotron, karena persamaan tersebut

menggambarkan gerak partikel di

dalam sebuah siklotron (alat

pemercepat partikel). (Wiyanto: 2008)

TUJUAN

1. Mengetahui proses terjadinya sinar katoda

2. Mengetahui prinsip kerja tabung sinar katoda

METODE PENELITIAN

Waktu dan Tempat

Praktikum dilakukan pada

pukul 11.00 WIB di lantai 2 Gedung

Lab. Pusat FMIPA Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

Alat

1. Tabung Sinar Katoda 1 buah 2. Barometer 1 buah 3. Pompa Udara 1 buah 4. Power Supply 1 buah 5. Kabel secukupnya

Cara Kerja

1. Alat dirangkai alat seperti gambar di bawah

2. Barometer, power supply, dan

pompa udara dihubungkan

dengan sumber tegangan (PLN).

3. Tegangan pada power supply diatur hingga 4 KV

4. Pengatur tekanan gas diputar sehingga tekanan gas turun

sedikit demi sedikit.

5. Amati dan gambar perubahan yang terjadi pada tabung sinar

katoda setiap terjadi penurunan

tekanan dalam tabung

HASIL DAN PEMBAHASAN

Tabung Katoda kecil

P

(mmHg)

V

(Volt)

Gejala yang

timbul pada

tabung

Pada katoda warna keunguan dan pada

tabung muncul

kolom secara

diskrit berwarna

keunguan (3

kolom)

3

Kolom semakin terang

Pada ujung tabung berwarna

hijau,kolom

semakin terang

Terlihat warna hijau pada ujung

tabung,kolom

menjadi 1

Warna hijau semakin

menghilang,warna

sinar merah muda

dan kontinu

Sinar ungu makin merapat dan

bersifat kontinu

Tidak ada sinar yang tampak

Tabel.1 Hasil data pengamatan 1

Tabung Katoda besar

P

(mmHg)

V

(Volt)

Gejala yang

timbul pada

tabung

Pada katoda berwarna keunguan

Terlihat percikan-percikan elektron

Warna pada katoda cerah merata,dan

timbul kolom

secara diskrit

Kolom semakin menengah,mulai

secara kontinu

kolom secara kontinu

Kolom secara kontinu

Kolom mulai menipis

Kolom mulai hilang dan sinar

ungu pada katoda

berputar putar

Tak ada sinar yang tampak

Tabel.2 Hasil data pengamatan 2

Sinar katoda merupakan berkas

distribusi elektron yang terbentuk di

dalam tabung sinar katoda. Proses kerja

dalam percobaan yakni, tabung sinar

katoda diberi tegangan dan dialiri oleh

arus listrik. Pada tabung terdapat udara

dimana udara tersebut terdiri dari atom-

atom yang menyebar.

Percobaan pertama

menggunakan tabung kecil yang

memiliki flourecent pada kedua ujung

elektrodanya. Tabung sinar katoda dan

pompa udara dihubungkan dengan

selang karet. Penggunaan selang karet

memungkinkant udara yang disedot

untuk lolos karena karet memiliki pori-

pori, sehingga tabung tidak sepenuhnya

vakum.

Percobaan kedua menggunakan

tabung besar dimana pompa udara

langsung terhubung dengan tabung.

Pada percobaan ke 2, tabung dianggap

lebih vakum dari tabung pertama

dikarenakan langsung terhubung

dengan pompa udara.

Pemvakuman dengan pompa

udara yang dilakukan pada tabung

membuat udara semakin sedikit,

sehingga ketika electron yang mengalir

dari katoda menuju anoda akan

semakin sedikit pula pelucutan

elektronnya. Pelucutan electron

menciptakan kolom pada tabung yang

berwarna ungu, sinar ungu tersebut

merupakan peristiwa electron yang

bertumbuk dengan electron pada atom

di udara. Kolom-kolom yang terlihat di

dalam tabung dapat terlihat

merenggang atau tidak, tergantung dari

besar tekanan dan tegangan.

Elektron pada atom di udara akan

terlepas dari kulitnya, ketika kembali

ke kulit semula maka akan muncul

gelombang elektromagnetik.

4

Kolom udara yang merenggang

berarti berkas sinar tersebut berbentuk

diskrit. Kolom udara yaPng semakin

merapat berarti berkas sinar tersebut

berbentuk kontinyu. Semakin besar

tegangan, berarti energy akan semakin

kuat, sehingga warna sinar akan

semakin terlihat jelas dan sinar

semakin kontinyu. Semakin besar

pemvakuman, maka udara akan

semakin sedikit. Dengan tegangan

(energy) yang terbatas, maka energy

tidak akan cukup untuk mengeksitasi

electron pada atom di udara, sehingga

bentuk kolom akan semakin memendek

dan merapat.

KESIMPULAN

1. Sinar katoda timbul karena adanya lecutan listrik melalui gas di dalam tabung bertekanan rendah. Diperlukan tegangan untuk menimbulkan

bunga api listrik antara katoda dan anoda.

2. Pelucutan electron menciptakan garis kolom berwarna ungu pada tabung. Sinar warna ungu tersebut merupakan peristiwa electron yang bertumbuk

dengan electron atom di udara. Dimana menghasilkan electron yang

terkesitasi dan gelombang elektromagnetik. DAFTAR PUSTAKA

Tim Eksperimen Fisika. 2008. Buku Petunjuk Eksperimen Fisika 1. Surakarta:

Fisika FMIPA UNS.

Wiyanto, 2008. Elektromagnetika. Yogyakarta: Graha Ilmu

Zemansky, Sears, 1986. Fisika Untuk Universitas 2: Listrik Magnet. Bandung:

Binacipta.