PENEROBOSAN POTENSIAL PERINTANG PERSEGI INTI ATOM OLEH PARTIKEL ALFA
SKRIPSI
1-;~_1'-1'
I
OLEH
.
f~___ i'
I
I
~I,-\:'-;t
: fe., [CK'J
Lyna 1113095003
\ ..~
I
I
I
i
,cl-
_ _ __
--
ff"'tU Ljl'1
\ _____. ! ___.V~-I_ I
~:
P K':
! \ UATU)
JURUSAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDlKAN UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA StJRABAYA Februari 1999
__i
PENEROBOSAN POTENSIAL PERINTANG PERSEGI INTI ATOM OLEH PARTIKEL ALFA
SKRIPSI Ini diajukan kepada FAKULTAS KEGURUAN DAN · ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA SURABAYA
untuk memanuhisebagian persyaratan memperofeh gelar SarjanaPendidikan Bidang Stuoi Fisika
OLEO
Lyna 1113095003
JURUSAN FISIKA FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA SURABAYA
Februari 1999
LEMRAR PI~RSETUJUAN
Naskah skripsi beIjudul Penerobos:m Potensial Pcrintang PersegiJnti Atom oleh Partikel.~Jfa
yang ditulis oleh Lyna telah disetujui dan diterima untuk diajukan ke
Tim PCllgl}ji.
Pembimbing I:
\ \'\- \ ~<--j \,
. --------
(p;rnrs. Abdulbasir.. M .Sc) . \ v
Pcmbimbing II:
·,1/
~---
~rs. Tjoll<.lro hldrasutanto, M.Si)
LEMBAR PENGESAHAN
Skripsi yang ditulis oleh: .....
h1J!1.~...... , ........... ,.....NRP ...... !!! }~.s?'~J ... .. , .... .
.. pada .G~~~GI 3 r ;\~.............. . /1Iu 199"9 .....dan dinyal
Ketua Tim Penguji:
AnggotA:
-(Drs.G.Budijanto Un1ung, MSi)
Meogeta.hui:
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke badirat Tuhan Yang Maha Esa aias herkat dan karunia-Nya sehingga penulisan skripsi yang berjudul "Penerobosan Potensial Perintang
Persegi Inti Atom oleh Partikel Alfa" dapat teIBelesaikan . Skripsi ini dibuat sebagai salah satu syarat memperoleh geJar SaIjana
Peodidikan, Program Studi peodjdoo.n Fisika jurusan Matematika dan TImu Pengeiahuan A1am Fakultas Keguroan dan Dmu Pendidikan Universitas Katolik Widya Mandala Surabaya. Tidak berlebihan kiIanya peouIis meogucapkan terima kasih yang sebesarbesamya kepada:
1. Bapak: Prof. Drs. Abdulbasir, MSc. selalru dosen pembimbing I yang dengan penuh kesabaran telah banyak memberi bimbiogan dan dorongan moril sebingga berbagai kesu1itan dan penxva.elaban dalam penyusunan skripsi ini dapat teratasi.
2. Bapak Drs. Tjondro Indrasutanto, MSi selaku dosen pembimbing II yang dengan penuh ketu1usan telah memberi bimbingan secara rutin selama penyusunan skripsi ini. 3. Bapak: Drs. J.V. Djoko Wirjawan, Ph.D. yang telah banyak: melu8ngkan waktu untuk memberi banh 18D dan dukuowm dalam penyusunan skripsi ini.
4. Seluruh staf dosen dan asisten yang te1ah memberi bekal ilmu pengetahuan selama penulis menuotut ilmu eli Fakultas ICeguruan dan TImu Pendidikan Universitas Katolik Widya M"'ldaJa Surabe.ya. i
5. Rekan-rekan mabasiswa YI1D8 turut membantu kelancaran penyusunan skripsi lDl.
Menyadari adanya kekuraogan dan kelemabaD dalam skripsi ini, penulis dengaD bati terbuka
meoerima k:ritik dan saran untuk bahan perbeikan pacla masa
mendatang. Akhir kata, semoga 111lisa,n sedeIbana ini bermanfaat bagi pembaca.
Surabaya, 2 Februari 1999
Penulis
ii
DAFTARISI
HaJSID8D
Kata Pengantar............. , ..... ,.................. , ......... '" ....... ..... '" .,. '" ........ i Daftar lsi ... ... ... ' " .. . .... . , ....... , ....................... . , .. . '" ........ . ..... , .. ' .... ... iii Daftar rabel. ........................................ , ......... ... .. ................... .. .... .v
Daftar Ilustrasi ... '" ... .. .... '" .... , ............... , .................. .. ................ .. .. vi Konstanta Fisis dan Falctor Konversi............ ' " ..... , ... .... , . .. ........ .. '" ... .. .. vii
Abstrak ......... .................. ............ ... ... ..... .... .. . ... ......... .. , ... ... ..... . .. viii BAR 1. PENDAHULUAN ............ ....................................... .. .... .. .... 1 1.1
Judul Penelitian......... '" .............. . . " ........ '" .. , ................ 1
1.2
Latar Belsbng Ma'81ab Peoelitian... . , .... ...... .. ....... ' " ." ...... . 1
l.3
Rumusan Ma8111ab Peoelitian. ................. . ... .. . ... ........... . .... 2
1.4
Tujuan Penelitian. .. '" ......... .. , ........ , ... '" .. . ............. " ...... 2
1.5 1.6
Metode Penelitian. ..... ...... ... . " ....... .. ... .. . .. ... . ... ... .. . ... .. . .. . 2
BAH II POTENSIAL PERINTANG PERSEOI SEDERHANA. .... ..... .. ..... ... 3 2.1
Bebempa Potensial Perintang Persegi Sederhana ....... ... ..... ... .. .3
2.2
Efek: Terobosan. ............................. ... ... ... ...... ....... ... .. .. 11
BAH m PENEROBOSAN POTENSIAL PERINTANG OLEH PARTIKEL
ALFA .................................... ....................................... .15 3.1
Peluruhan Partikel Alfa................................... , .............. 15
3.2 Perlciman Umur Nuklida........ , ......... , ... '" ... ..... . .............. 16
iii
3.3
Hubungan Antara Umur ('t) Nuldida dan Waktu Paruh (t.0 NuIdida .................................................................... 22
BAB IV ANALISIS DAN DISKUSI....... ,. '" .... ............ ......... , ....... ...... 24 4.1
Analisis ........... , .................... .. .. ..... . '" ........ ..... .. ..... . .24
4.1.1 Fakta Ebperimental............ '" .......... . , '" ... .. ... . .... " ... '" .24 4 .1.2 Asumsi I Pcndekatan ........................ ... .. ... . , ... , ... .... . , .. . 24
4.1.3 Perhihmga n Waktu Paruh................... .... ... . ..... . .. .. , .. .... . 25 4.2
Diskusi ......................................... , ............ . ......... '" .27
BAB V KESn..1PllLAN ......................................... .. , . .......... . ' ...... .. 29 DAFTAR PUSTAKA.......................... . .............................. '" .. . ...... 31 Lampiran
iv
DAFTAR TABEL
Tabel
HaJaman
3.1 Jangkauan rata-rata, eoergi peluruhan alfa. dan waktu pa.ruh
beberapa nuklida
15
Sumber: Beiser, Arthur. Kmlsep Fisiko Modern. Kaplan, Irving. Nuckar Physics.
4.1 Jari-jari dan energi beberapa mdcHda Berta perbandingan harga waktu paruh inti radioaJdifmenurut eksperimen (Kaplan)
27
Sumbcr: Beiser, Arthur. Konsep Fisika Modem. Kaplan, Irving. Nuckar Physics.
DAFTARn.USTRASI
HaJaroan
llustrasi
1.1 Partikel menumbuk pot.ensial perintang persegi ....... ... ,..... ,..... ,..... ,..1
2.1 PotenBial perintang dengan E < Yo .............. . '" ...... '" ......... '" ...... 3 2.2 PotenBial perintang persegi dengan E < Yo .................. '" ............... 4
2.3 Gelombang datang, ge1rcnbans paDfnl, dan gelombang transmisi pada potensial perintaus pcnesi dengan E < Vo .. . .............. , 6
2.4 Gelombe.ng datang dan geJombanS pantu1 pada poteosial
. . den . . ':..J_l_ penntang persegIgan tiDsgi UUiIA. "".~ h..ri.;~~~o
' " ......... '"
.. . ............. .
7
2.5 Potensial perintang persegi dengw E > Yo ........... . ................ .. .. . ....7 2.6 Partikel menumbuk potensjal perintang setinggi Vo dan setebal2a denganE < Yo ......................................................... 11 2.7 Probabilitas partikel sebelum dan sesudah menerobos perintang deuganE< Vo ...................................................................... 14 3.1 Potensial Coulomb dan analogi. poteosial perintang perseginya .......... , .. 18
KONSTANTA FISlSDAN FAKTOR KONVERSI
Muatan elektron
e
1,602 X 10-19 C
Massa partikel alia
m",
4,002603 sma 6,646 X 10-27 kg
Elektron-volt
eV
1602 X 10-19 J ,
Joule
J
6,242 X 1018 eV
Satuan massa atom
sma
1,6604 X 10-27 kg 931,5 MeV / c2
Pennitivitas ruang bampa
&.,
8,854 X 10-12 C2 / (N m 2)
Konstanta Planck
h
6,626 X 10-34 J S 4,136 X 10-16 eV s
A=h/(2nj
1,055 X 10-34 J s 6,582 X 10-16 eV s
Lyna: "Penerobosan Potensial Perintang Penegi Inti Atom 0100 Partikel Alfa" Menurut mekanika klasik, apabi1a aeberbs partikel dengan energi E menumbuk dinding yang mempunyai poteoBial V dan E < V; maka seIuruh partikel akan dipanhllkan Hal ini kunmg sesuai deogan pandangan mekanika kuantum yang menyatakan bahwa ada pcluang yang meskipun kedl namun tidak:
nol bagi partilce1 tersebut untuk me:ntrobos poteosia1 perintang. Bertitik tolak dari latar be1a1cang ma!l81ab di atas, maka pennasalaban yang dikemllkakao sebagai sumber pene1jtian adaJab "Bagsi1D8na kansep mekanika kuantum dapat menjelaslam peristiwa penerobosan potensial perintang persegi inti atom oleh partikel alfa" Tujuan penelitian ini adalab untuk menje1askan peristiwa penerobosan potensial perintang persegi inti atcm oleh partikel alfa dengan konsep meka.ni1ca
kuantum. Beberapa asumsi yang diS'makan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut. • Inti radioalctif dapat dianggap terdiri dari sebuah part:ilcel alfa dan sisa proton serta. neutron. • Partikel aIm texperangbp da1am sumur potensial yang disebabkan oleh SJBa
proton dan neutron tersebut. • Potensial yang m.emerangkap partike1 alfa secara efektif dapat dianggap sebagai potensial persegi yang ketebalannya ditmrtnkan oleh ukuran inti radioaktif basil eksperimen. • Energi partikel aIm dalam inti dianggap sama depgan energi partikel alfa yang dipancarkan oleh inti tersebut. Besar energi ini dapat diperoleh dari hasil eksperimeo. Dengan bersumber dari beberapa pustaJca, akhirnya dapat disimpulkan bahwa 1. Partikel alfa mempunyai probabilitas untuk menerobos potensial perintang persegi inti atom meskipun energi partikel alfa lebih kecil daripada potensial periotang persegi inti atom. 2 . Besar kecilnya probabiliw penerobosan potensial perin1ang dipengaruhi oleh tinggi potensial perintang, lebar dinding potensial, dan energi partikel alfa. Basil ini dapat dipergunak.an untuk memperlcira1can waktu paruh nuklida dengan ketelitian yang cu1rup baik.
