PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI

MODEL HAMBURAN PARTIKEL ALFA RUTHERFORD DAN PENGUKURAN KONSTANTA HAMBURAN SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Fisika

Oleh: Serly Eka Febriana NIM : 101424055

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2015


MODEL HAMBURAN PARTIKEL ALFA RUTHERFORD DAN PENGUKURAN KONSTANTA HAMBURAN SKRIPSI Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Fisika

Oleh: Serly Eka Febriana NIM : 101424055

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2015

i




HALAMAN PERSEMBAHAN

Kebanggaan terbesar adalah bukan tidak pernah gagal, tetapi bangkit kembali setiap kali terjatuh ~ Confusius ~

Usaha, karya, kelulusanku Kupersembahkan dengan bangga kepada:

Bapakku tersayang Sarjan Ibuku Ely Narulita Megi Dwi S, Icha Tri L Prodi Pendidikan Fisika 2010

iv




ABSTRAK MODEL HAMBURAN PARTIKEL ALFARUTHERFORD DAN PENGUKURAN KONSTANTA HAMBURAN Telah dilakukan eksperimen model hamburan partikel alfa Rutherford dan pengukuran nilai konstanta hamburan yang diperagakan oleh kelereng yang bergerak menuju piringan plastik. Piringan plastik ini berbentuk bukit. Bentuk permukaan bukit plastik dibuat mengikuti grafik . Kelereng berperan sebagai partikel alfa yang digunakan untuk menembak inti atom. Gerak kelereng dari mulai bergerak sampai melewati bukit plastik direkam menggunakan kamera video. Sudut hamburan dan parameter impak diperoleh dari hasil analisis video menggunakan software LoggerPro. Sudut hamburan dipengaruhi oleh nilai parameter impak b dan ketinggian awal kelereng H. Sudut hamburan berbanding terbalik dengan parameter impak dan ketinggian awal kelereng. Sudut hamburan digunakan untuk menentukan nilai konstanta hamburan. Konstanta hamburan yang diperoleh ketika H tetap untuk setiap nilai b yang berbeda adalah(3125 ± 155) . Sedangkan konstanta hamburan yang diperoleh ketika b tetap untuk setiap nilaiHyang berbeda adalah(6676 ± 207) . Kata kunci:model hamburan partikel alfa, hamburan partikel alfa Rutherford, sudut hamburan, parameter impak, ketinggian awal kelereng, konstanta hamburan.

vii


ABSTRACT ALFA RUTHERHFORD PARTICLE SCATTERING MODEL AND SCATTERING CONSTANTS MEASUREMENT. Alfa Rutherford particle scattering model experiment and scattering constants value measurement which were demonstrated by marble which were moving to the plastic disc has been done. The plastic disc has the shape of a hill. The shape of plastic hill surface was made following the grafic of . Marble has a role as alfa particle which was used to shoot the nucleus. The moving of the marble from start moving until passing the plastic hill was recorded by video camera. Scattering angle and impact parameter were obtained from the video analysis result using LoggerPro software. Scattering angle was influenced by impact parameter value band marble initial heightH. Scattering angle inversely proportional with impact parameter and marble initial height. Scattering angle was used to determine scattering constants value. Scattering constants which was obtained when H was constant for each value of bwhich was different was (3125 ± 155) . Whereas, scattering constants which was obtained when bis constant for each value of Hwhich is different is (6676 ± 207) . Key words: particle alfa scattering model, alfa Rutherford particle scattering, scattering angle, impact parameter, marble initial height, scattering constants.

viii


KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang selalu memberikan berkat dan anugerah-Nya, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik.Skripsi yang telah dibuat dan disusun oleh penulis berjudul: ”Model Hamburan Partikel Alfa Rutherford dan Pengukuran Konstanta Hamburan” Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana pendidikan pada Program Studi Pendidikan Fisika Fakultas Keguruan Dan Ilmu Pendidikan Universitas Sanata Dharma. Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik karena adanya bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Dr. Ig. Edi Santosa, M.S. selaku dosen pembimbing dan Kaprodi Pendidikan Fisika, yang telah membimbing dan memberi pengarahan dalam penyusunan skripsi dari awal hingga akhir. 2. Bapak Petrus Ngadiono selaku laboran Laboratorium Pendidikan Fisika yang telah membantu menyiapkan alat-alat eksperimen. 3. Kedua orang tuaku tersayang Sarjan dan Ely Narulita, yang selalu mendoakan dan memberikan dukungan moral serta materil selama penulis menempuh pendidikan di Universitas Sanata Dharma. 4. Kedua adikku, Megi Dwi Saranita dan Icha Tri Lestari yang menjadi motivasi penulis dalam menyelesaikan skripsi.

ix


5. Natanael Jalung Liah, S.Pd yang menjadi penyemangat, selalu menemani disaat senang maupun susah, dan atas semua doa serta nasihatnya. I’II always love you. 6. Teman-teman bimbingan skripsi, Dian, Nino, Bekti, El, Mba Ayas, Mba Willy, Mba Ari, Mba Osri, Mba Galuh yang menjadi penyemangat dan penginspirasi. 7. Sahabatku Indah, Lindra, Nadia, Titok, Kirun, dan Ardi yang tak hentinya memberikan semangat. Terima kasih telah menjadi sahabat yang selalu ada. 8. Seluruh mahasiswa Pendidikan Fisika angkatan 2010 yang telah berjuang dan berdinamika bersama. 9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang secara langsung dan tidak langsung telah membantu. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis dengan rendah hati menerima kritik dan saran yang membangun dari semua pihak. Penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.

Penulis.

x


DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL……………………………………………………………….

i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING…………………………………..

ii

HALAMAN PENGESAHAN……………………………………………………..

iii

HALAMAN PERSEMBAHAN…………………………………………………...

iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA…………………………………………...

v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS……………………………………….…

vi

ABSTRAK……………………………………………………………………...…

vii

ABSTRACT……………………………………………………………………...…

viii

KATA PENGANTAR…………………………………………………………..…

ix

DAFTAR ISI………………………………………………………………………..

xi

DAFTAR TABEL……………………………………………………………….…

xiii

DAFTAR GAMBAR………………………………………………………………

xiv

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang……………………………………………………...…

1

B. Rumusan Masalah…………………………………………………..…

4

C. Batasan Masalah…………………………………………………….…

4

D. Tujuan Penelitian…………………………………………………...…

5

E. Manfaat Penelitian…………………………………………………...…

5

F. Sistematika Penulisan………………………………………………..…

6

BAB II DASAR TEORI A. Hamburan Partikel Alfa Rutherford..………………………………...…

7

B. Model Hamburan Partikel Alfa Rutherford.........................................…

14

BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Persiapan Alat……………………………………………………….…

18

B. Pengujian bukit plastik yang digunakan selama eksperimen...................

23

C. Penentuan Sudut Hamburan…………………………………………….

28

D. Penentuan Konstanta Hamburan…………………………………..........

33

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil.........................................................................................................

34

1. Hasil Pengujian Bukit Palstik.........…………………………….

35

xi


2. HasilAnalisisSudutHamburan………………………………....

36

3. Hasil Analisis Konstanta Hamburan………………………........

46

B. Pembahasan………………………………………………………......…

51

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan……………………………………………………………..

59

B. Saran ………………………………………………………………..…

60

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………..…

61

LAMPIRAN………………………………………………………………......…….

62

xii


DAFTAR TABEL TABEL 4.1

Sudut hamburan yang diperoleh ketika nilai H tetap untuk setiap nilai b yang berbeda pada set pertama.….......................... 42

TABEL 4.2

Sudut hamburan yang diperoleh ketika nilai H tetap untuk setiap nilai b yang berbeda pada set kedua….………………….

TABEL 4.3

Sudut hamburan yang diperoleh ketika nilai b tetap yaitu (0,071

±

0,001)

m

untuk

setiap

nilai

H

yang

berbeda.……………………........................................................ TABEL 4.4

43

Besarnya nilai

47

untuk menentukan nilai konstanta

hamburan pada model hamburan partikel alfa ketika nilai H tetap untuk berbagai nilai b yang berbeda pada set pertama…… 48 TABEL 4.5

Besarnya nilai


hamburan pada model hamburan partikel alfa ketika nilai H tetap untuk berbagai nilai b yang berbeda pada set kedua...…… TABEL 4.5

Besarnya nilai

49


hamburan ketika nilai b tetap yaitu (0,071 ± 0,001) m untuk setiap nilai H yang berbeda……………………………………..

xiii

51


DAFTAR GAMBAR GAMBAR 2.1

Model atom Thomson..........…….....................................

GAMBAR 2.2

Susunan alat eksperimen hamburan partikel alfa

1

Rutherford........................................................................

8

GAMBAR 2.3

Model atom Rutherford ….……......................................

9

GAMBAR 2.4

Hamburan partikel alfa menurut Rutherford....................

10

GAMBAR 2.5

Variabel dalam hamburan partikel alfa menurut Rutherford......................................................................... 12

GAMBAR 2.6

Posisi kelereng pada bukit plastik………………………. 14

GAMBAR 2.7

Susunan model hamburan partikel alfa ………………… 15

GAMBAR 2.8

Hamburan kelereng pada model hamburan partikel alfa..

GAMBAR 3.1

Foto bukit plastik sebagai inti atom.................................. 19

GAMBAR 3.2

Posisi kelereng pada bukit plastik .................................... 19

GAMBAR 3.3

Nama pada setiap garis di kertas manila………………

GAMBAR 3.4

Susunan alat eksperimen model hamburan partikel alfa

16

20

Rutherford………………………………………………. 22 GAMBAR 3.5

Foto susunan alat eksperimen model hamburan partikel alfa Rutherford………………………………………….. 23

GAMBAR 3.6

Tampilan awal pada LoggerPro sebelum hasil foto dimasukkan……………………………………………...

GAMBAR 3.7

Ikon

“set

scale”untuk

menentukan ukuran

24

yang

sesungguhnya…………………………………………… 25 GAMBAR 3.8

Ikon “set origin” untuk menentukan origin dan “add point” untuk mengambil data…………………………… 25

GAMBAR 3.9

Titik-titik yang membentuk grafik pada posisi horizontal (x) dan posisi vertikal (y)……………………………….. 26

GAMBAR 3.10

Ikon “curve fit” untuk mem”fit” data…………………...

GAMBAR 3.11

Tampilan pada LoggerPro setelah meng-klik ikon “curve fit”……………………………………………….

xiv

26

27


GAMBAR 3.12

Tampilan awal pada LoggerPro sebelum hasil rekaman video dimasukkan……………………………………….

28

GAMBAR 3.13

Ikon “video analysis” untuk menganalisa video………... 29

GAMBAR 3.14

Ikon “set scale” untuk menentukan ukuran yang sesungguhnya…………………………………………… 29

GAMBAR 3.15

Ikon “add point” untuk mengambil data pada video……

GAMBAR 3.16

Ikon “photo distance ” untuk mengukur jarak kelereng terhadap inti……………………………………………..

GAMBAR 3.17

30

30

A: Ikon “examine ” untuk mengetahui posisi kelereng saat mulai berbelok. B: Ikon “liner fit” untuk fit data menjadi linier…………

GAMBAR 4.1

31

Analisa foto pada bukit plastik menggunakan software LoggerPro.........................................................................

35

GAMBAR 4.2

Grafik hubungan h terhadap r…………………………... 36

GAMBAR 4.3

Jejak lintasan kelereng ketika parameter impak besar….. 38

GAMBAR 4.4

Grafik hubungan posisi Y terhadap X ketika parameter

impak besar.......................................................................

38

GAMBAR 4.5

Jejak lintasan kelereng ketika parameter impak kecil…

39

GAMBAR 4.6

Grafik hubungan posisi Y terhadap X ketika parameter

impak kecil........................................................................ 40 GAMBAR 4.7

Jejak lintasan kelereng ketika H sebesar 0,094 m …...…

GAMBAR 4.8

Grafik posisi Y terhadap X ketika H sebesar 0,094 m..... 43

GAMBAR 4.9

Jejak

lintasan

kelereng

ketika

H

sebesar

0,024m.............................................................................. GAMBAR 4.10

GAMBAR 4.11 GAMBAR 4.12

Grafik posisi Y terhadap X ketika

43

44

H sebesar

0,024m..............................................................................

45

Grafik hubungan cot( ) terhadap b ketika H = 0,024m...

48

Grafik hubungan cot( ) terhadap H ketika b= 0,071m...

xv

50


BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Bagian terkecil penyusun suatu materi yang tidak dapat dibagi-bagi lagi disebut atom [Baiquni, 1991]. Pengertian tersebut merupakan konsep mula-mula tentang atom. Model atom berkembang sejak abad sebelum masehi hingga saat ini. Para ilmuwan mencoba melakukan beberapa eksperimen tentang atom untuk meneliti tentang atom itu sendiri. Salah satu ilmuwan yang meneliti tentang atom adalah Rutherford. Menurut Rutherford berdasarkan ekperimen hamburan partikel alfanya, atom memiliki inti atom yang terletak di titik pusat atom tersebut. Salah satu sifat yang dimiliki atom yaitu atom sangatlah kecil, jari-jari atom sekitar 0,1 nm [Krane, 1992]. Sangatlah tidak mudah melihat atom dengan mata telanjang atau tanpa bantuan alat, apalagi untuk melihat inti atom yang menurut Rutherford berada pada titik pusat atom tersebut. Simulasi komputer dan penggunaan video merupakan beberapa cara paling sederhana yang biasanya digunakan sebagai model pembelajaran oleh pengajar baik dosen maupun guru untuk memberikan gambaran tentang peristiwa hamburan partikel alfa Rutherford. Simulasi komputer adalah model pembelajaran menggunakan program komputer untuk mensimulasikan beberapa percobaan fisika, tidak lewat percobaan di laboratorium, tetapi lewat monitor komputer dan siswa dapat mempelajarinya dari simulasi itu [Suparno, 2007]. Begitu juga dengan penggunaan video, metode pembelajaran fisika

1


2

menggunakan video mirip dengan metode pembelajaran dengan simulasi komputer yaitu siswa belajar konsep fisika dengan melihat dan mengamati gambar atau peristiwa lewat gambar yang ditayangkan. Siswa hanya mengamati

dan

melihat

lewat

layar

monitor

saja,

setelah

itu

mendiskusikannya. Akibatnya, siswa tidak dapat berinteraksi, merasakan dan melihat secara langsung kejadian dari peristiwa yang terjadi selama percobaan. Salah satu metode yang dapat digunakan oleh pengajar agar siswa dapat berinteraksi secara langsung yaitu dengan menggunakan metode eksperimen. Syarat yang diperlukan untuk melakukan eksperimen yaitu tersedianya perlengkapan alat eksprimen. Perlengkapan alat eksperimen hamburan partikel alfa Rutherford seperti partikel alfa, layar timbal, lempengan tipis emas, layar Zink sulfide dan mikroskop harganya relatif mahal. Selain itu cara penggunaan alatnya juga cukup sulit dan dalam pelaksanaanya

membutuhkan

waktu

yang

tidak

sebentar.

Hal

ini

menyebabkan pengajar baik guru maupun dosen kesulitan untuk memberikan gambaran serta eksperimen pada siswa tentang peristiwa hamburan partikel alfa Rutherford. Salah satu solusi dari permasalahan tersebut yaitu dengan membuat sebuah model hamburan partikel alfa Rutherford. Model hamburan partikel alfa Rutherford diperagakan oleh kelereng yang bergerak menuju pusat piringan plastik. Piringan plastik ini berbentuk bukit. Bentuk permukaan bukit plastik dibuat mengikuti grafik . Hal ini dibuat dengan tujuan agar peristiwa


3

hamburan yang terjadi pada model hamburan partikel alfa sama dengan peristiwa hamburan yang terjadi dalam eksperimen yang dilakukan Rutherford. Bukit plastik berperan sebagai inti atom dan kelereng berperan sebagai partikel alfa. Jejak hamburan dapat digunakan untuk menentukan besarnya nilai konstanta

hamburan.

menggunakan kertas

Dalam

eksperimen-eksperimen

fisika

biasanya

karbon untuk memperoleh suatu jejak. Namun,

penggunaan kertas karbon untuk memperoleh jejak hamburan kelereng pada model hamburan partikel alfa cukup sulit. Kesulitan yang dihadapi yaitu sulit untuk meletakkan kertas karbon pada model inti atom. Jejak yang dihasilkan pada kertas karbon juga tidak tampak jelas. Video

dapat

digunakan

untuk

memperoleh

jejak

hamburan.

Penggunaan video untuk memperoleh jejak hamburan lebih mudah dibandingkan dengan menggunakan kertas karbon. Dalam pengambilan video siswa dapat menggunakan kamera pocket, DSLR, kamera HP atau menggunakan peralatan lain yang dapat digunakan untuk merekam. Saat ini peralatan tersebut bukanlah merupakan barang yang sulit untuk mereka dapatkan. Dengan bantuan perangkat ini pelaksanaan eksperimen menjadi relatif mudah dan lebih cepat, hasil eksperimen dapat langsung ditampilkan, proses dapat diikuti secara waktu nyata, dan hasil pengukuran dapat diolah untuk dimanfaatkan lebih lanjut [Santosa, 2012]. Penggunakan model hamburan partikel alfa Rutherford dalam proses pembelajaran tentang hamburan partikel alfa Rutherford tentunya akan


4

membuat siswa lebih aktif selama proses pembelajaran. Analisis data hasil eksperimen hamburan partikel alfa Rutherford menggunakan model inti atom yaitu menggunakan komputer yang dilengkapi dengan software LoggerPro tentunya dapat mengembangkan kemampuan siswa dalam menganalisa video dengan software LoggerPro.

B. Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang masalah tersebut dapat dirumuskan masalah yaitu : 1. Bagaimana cara menunjukkan peristiwa hamburan partikel alfa secara langsung menggunakan model hamburan partikel alfa? 2. Bagaimana cara menentukan nilai konstanta hamburan pada model hamburan partikel alfa?

C. Batasan Masalah Pada penelitian ini, masalah dibatasi pada: 1. Model hamburan partikel alfa menggunakan kelereng sebagai partikel alfa dan bukit plastik sebagai inti atom. 2. Software yang digunakan untuk menampilkan dan menganalisa data adalah LoggerPro. 3. Variabel yang divariasikan adalah ketinggian awal kelereng dan parameter impak.


5

D. Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk : 1. Mengetahui cara menunjukkan peristiwa hamburan partikel alfa secara langsung menggunakan model hamburan partikel alfa. 2. Mengetahui cara menentukan nilai konstanta hamburan pada model hamburan partikel alfa.

E. Manfaat Penelitian 1. Bagi Peneliti a. Mengetahui metode lain untuk mempelajari hamburan partikel alfa. b. Melihat secara langsung peristiwa hamburan partikel alfa pada model hamburan partikel alfa. c. Mengetahui cara menentukan nilai konstanta hamburan. d. Mengembangkan kemampuan menganalisa video dengan software LoggerPro.

2. Bagi Pembaca a. Mengetahui

cara

melakukan eksperimen

menggunakan

model

hamburan partikel alfa Rutherford. b. Dapat memanfaatkan video sebagai alat untuk memperoleh jejak pada eksperimen fisika. c. Mampu mengaplikasikan software LoggerPro untuk menentukan nilai konstanta hamburan.


F. Sistematika Penulisan BAB I Pendahuluan Bab I menguraikan latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penelitian. BAB II Dasar Teori Bab II berisi teori-teori mengenai hamburan partikel alfa Rutherford dan model hamburan partikel alfa. BAB III Metode Eksperimen Bab III menguraikan mengenai alat, metode penelitian, cara menganalisa data. BAB IV Hasil dan Pembahasan Bab IV berisi hasil pengolahan data dan pembahasan dari hasil eksperimen yang diperoleh. BAB V Penutup Bab V berisi kesimpulan dan saran

6


BAB II DASAR TEORI

A. Hamburan Partikel Alfa Rutherford Pada abad kesembilan belas para ilmuwan menerima gagasan bahwa unsur kimia terdiri dari atom-atom tanpa mengetahui tentang atom itu sendiri [Beiser, 1987]. Pada tahun 1897 J. J. Thomson menemukan partikel yang bermuatan negatif yaitu elektron. Atom mengandung elektron sedangkan atom muatan listriknya netral, maka setiap atom harus mengandung cukup materi bermuatan positif untuk mengimbangi muatan negatif elektron-elektronnya. Setelah menemukan elektron, Thomson mengusulkan suatu model atom. Model atom menurut Thomson merupakan bola masif yang bermuatan positif yang terdistribusi merata dalam volume atom dan elektron-elektron yang tersebar diseluruh muatan positifnya [Kusminarto, 2011]. Model atom Thomson sering disebut model roti kismis dimana muatan positif sebagai roti dan elektron sebagai kismisnya seperti gambar 2.1.

Gambar 2.1. Model atom Thomson.

7


8

Tidak lama setelah Thomson mengemukakan model atom “roti kismisnya” Rutherford dan mahasiswanya yang bernama Geiger dan Marsden melakukan sebuah percobaan yang ternyata hasilnya meruntuhkan model atom Thomson [Klinken, 1991]. Rutherford menggunakan partikel alfa sebagai peluru untuk menembak inti atom atau sebagai bahan penyelidik atomnya. Sebuah bahan pemancar partikel alfa di letakkan di belakang lempengan timbal yang mempunyai lubang kecil, sehingga menghasilkan berkas partikel alfa yang tajam. Berkas ini diarahkan pada lempengan tipis emas. Partikel alfa yang terhambur dideteksi dengan layar Zink sulfide dan diamati dengan mikroskop seperti gambar 2.2 [Kusminarto, 2011].

Gambar 2.2. Susunan alat eksperimen hamburan partikel alfa Rutherford.

Berdasarkan model atom Thomson, diperkirakan bahwa hasil dari eksperimen hamburan partikel alfa yang dilakukan oleh Rutherford yaitu sebagian besar partikel alfa yang ditembakkan menuju lempengan tipis emas mengalami sedikit penyimpangan. Namun, kenyataan yang terjadi pada eksperimen yang dilakukan oleh Rutherford hasilnya sebagian besar partikel alfa yang ditembakkan pada lempengan tipis emas itu mengalami penyimpangan kurang dari 1o dan beberapa terhambur dengan sudut yang


9

sangat besar. Bahkan sebagian kecil terhambur dengan arah yang berlawanan dengan arah semula [Beiser, 1987]. Rutherford melihat bahwa hamburan partikel alfa yang besar terjadi jika ada gaya yang besar juga. Hal ini dapat terjadi jika muatan positif itu terkonsentrasi di pusat atom dan bukan tersebar diseluruh volume atom tersebut. Oleh sebab itu, model atom Thomson tidak dapat digunakan untuk menjelaskan peristiwa yang diamati oleh Rutherford dalam eksperimen hamburan partikel alfanya. Rutherford mengusulkan model atom yang terdiri inti masif yang bermuatan positif dan elektron-elektron mengelilingi inti tersebut seperti pada gambar 2.3 [Kusminarto, 2011].

Gambar 2.3. Model atom Rutherford.

Model atom Rutherford diterima karena ia dapat menjelaskan peristiwa hamburan partikel alfa yang terjadi dalam eksperiemennya. Dalam eksperimennya partikel alfa bermuatan +2e ditembakkan menuju inti atom yang bermuatan Ze. Partikel alfa berada sejauh r terhadap inti atom dan bergerak dengan kecepatan v sepanjang sebuah garis lurus berjarak b dari inti atom jika tidak dibelokan. Jarak b disebut parameter impak (impact parameter). Tolakan gaya elektrik menyebabkan arah gerak partikel alfa


10

membelok atau terhambur. Sehingga setelah melewati inti atom partikel bergerak sepanjang suatu lintasan yang terhambur, sebesar sudut θ, dari arah gerak semula. Sudut hamburan θ merupakan sudut yang dibentuk oleh garisgaris asimtot yang menunjukan arah datang partikel alfa dan arah terhamburnya partikel alfa. Peristiwa hamburan partikel alfa Rutherford seperti gambar 2.4.

Gambar 2.4. Hamburan partikel alfa menurut Rutherford.

Gaya listrik tolak menolak antara partikel alfa dan inti merupakan satusatunya gaya yang beraksi pada peristiwa ini. Partikel alfa dan inti saling tolak menolak karena partikel alfa dan inti sama-sama bermuatan positif. Inti begitu masif dibandingkan dengan partikel alfa, sehingga inti tidak bergerak ketika terjadi proses hamburan [Krane, 1992]. Gaya tolak Coulomb antara partikel alfa dan inti atom pada hamburan partikel alfa Rutherford adalah =

(

)(

)

(2.1)

dimana +2e adalah muatan partikel alfa, Ze adalah muatan inti atom, r adalah jarak antara partikel dan inti atom, dan

adalah permitivitas medium.


11

Elektron-elektron yang berada di sekitar inti atom mempunyai efek yang sangat kecil untuk membelokkan partikel alfa yang bermassa besar. Oleh karena itu, Rutherford mengabaikan interaksi antara elektron dengan partikel alfa dalam eksperimennya. Energi potensial yang dimiliki oleh partikel alfa dengan muatan +2e berjarak r terhadap inti atom dengan muatan Ze seperti gambar 2.4 adalah

=

(2.2)

Dengan menyederhanakan persamaan (2.2) diperoleh = dimana c =

(2.3)

, c adalah konstanta.

Ketika nilai r minimum maka energi potensial yang dimiliki partikel alfa maksimum dan energi kinetiknya minimum. Dengan menganggap V=0 ketika partikel berada jauh dengan inti atom, maka energi total partikel alfa adalah berlaku:

=

=

=

. Pada jarak rmin, kecepatan partikel alfa adalah vmin dan

+

=

(2.4)

Variabel yang ada dalam hamburan partikel alfa menurut Rutherford diuraikan seperti gambar 2.5.


12

Gambar 2.5. Variabel dalam hamburan partikel alfa menurut Rutherford.

Inti atom tetap diam selama partikel alfa melewatinya. Energi kinetik K yang dimiliki oleh partikel alfa tetap konstan dan nilai momentum partikel alfa juga tetap konstan. Perubahan momentum partikel alfa ∆

selama

peristiwa hamburan adalah ∆ =2

(2.5)

dimana ∆ adalah perubahan momentum total partikel alfa, m adalah massa partikel alfa, v adalah kecepatan awal partikel alfa, dan hamburan. Karena Impuls ∫

adalah sudut

berarah sama dengan arah perubahan

momentum ∆ seperti gambar 2.5 maka besarannya sama dengan

dengan

∆ = |∫

|=∫

cos

(2.6)

menyatakan sudut sesaat antara F dan ∆ sepanjang lintasan partikel

alfa. Variabel t dalam persamaan (2.6) diganti dengan

dan batas

integrasinya berubah menjadi -1/2(π-θ) dan +1/2(π-θ), sehingga ∆ = ∫

(

(

)

)

cos

(2.7)


13

Ketika partikel alfa mendekati inti, momentum sudut yang dimiliki oleh partikel alfa disekitar inti adalah konstan. =

(2.8)

dengan m adalah massa partikel alfa, v adalah kecepatan partikel alfa semula (di tempat yang sangat jauh dari inti), b adalah parameter impak, r adalah jarak antara partikel alfa dan inti atom, dan

adalah komponen kecepatan

partikel alfa disuatu titik dalam lintasan dekat inti. Dengan mengsubsitusikan persamaan

dari persamaan (2.8) ke dalam persamaan (2.7) memberikan

∆ =∫

(

)

(

)

cos

(2.9)

Dengan mensubsitusikan persamaan (2.1) ke dalam persamaan (2.9) menghasilkan persamaan sudut hamburan sebagai berikut [Beiser, 1987] : cot =

(2.10)

Dengan menyederhanakan persamaan (2.10) diperoleh = dimana

=

(2.11)

,

adalah konstanta.

Dari persamaan (2.11) diketahui bahwa nilai dari dengan energi kinetik dan parameter impak.

berbanding lurus


14

B. Model Hamburan Partikel Alfa Rutherford Model hamburan partikel alfa Rutherford menggunakan model inti atom diperagakan oleh kelereng yang bergerak menuju piringan plastik. Kelereng berperan sebagai partikel alfa yang digunakan untuk menembak inti atom. Piringan plastik ini berbentuk bukit. Bukit plastik berperan sebagai inti atom. Permukaan bukit plastik dibuat mengikuti grafik . Besarnya energi potensial yang dimiliki oleh kelereng yang memiliki massa sebesar m berada pada ketinggian h dari dasar bukit dengan jarak r terhadap pusat bukit seperti gambar 2.6 adalah

Gambar 2.6. Posisi kelereng pada bukit plastik.

=

ℎ

(2.12)

Bentuk persamaan energi potensial yang dimiliki oleh kelereng ketika berada pada ketinggian h dari dasar bukit dengan jarak r terhadap pusat bukit dibuat sama dengan bentuk persamaan energi potensial yang dimiliki oleh partikel alfa bermuatan +2e berjarak r terhadap inti atom bermuatan Ze seperti persamaan (2.3). Maka bentuk persamaan energi potensial yang dimiliki oleh kelereng pada bukit dari persaman (2.12) menjadi =

ℎ

(2.13)


dimana

=

,

15

adalah konstanta dan h adalah ketinggian kelereng ketika

berjarak r terhadap pusat piringan.

Nilai h dibuat sebanding nilai dari bentuk persamaan energi potensial partikel alfa pada persamaan (2.3) dan bentuk persamaan energi potensial kelereng pada persamaan (2.13). Bentuk persamaan energi potensial partikel alfa dan energi potensial kelereng dibuat sama agar peristiwa hamburan yang terjadi pada model hamburan partikel alfa sama dengan peristiwa hamburan yang terjadi dalam eksperimen yang dilakukan Rutherford. Susunan model hamburan partikel alfa Rurherford seperti pada gambar 2.8.

Gambar 2.7. Susunan model hamburan partikel alfa.

Gambar 2.7 merupakan susunan model hamburan partikel alfa. Kelereng bermassa m diletakkan pada ketinggian awal H dari dasar peluncur. Sehingga kelereng memiliki energi potensial awal sebesar =

(2.14)

Kecepatan awal kelereng adalah nol berarti energi kinetik awal kelereng adalah nol. Kelereng bergerak menuju bukit plastik, sehingga kecepatannya menjadi v. Energi kinetik akhir yang dimiliki kelereng menjadi


=

16

(2.15)

Energi potensial akhir ketika kelereng berada pada ketinggian nol dari dasar adalah V=0. Kecepatan kelereng sebesar v digunakan sebagai kecepatan kelereng menuju pusat bukit plastik. Sesuai dengan hukum kekekalan energi maka kecepatan kelereng menuju pusat bukit

dimana

=

adalah

2

(2.16)

adalah kecepatan kelereng menuju bukit, g adalah gaya gravitasi

dan H adalah ketinggian awal kelereng pada peluncur. Hamburan kelereng pada model hamburan partikel alfa seperti gambar 2.9.

Gambar 2.8. Hamburan kelereng pada model hamburan partikel alfa.

Hamburan kelereng tergantung oleh kecepatan kelereng dan parameter impak. Kecepatan kelereng menuju pusat bukit dipengaruhi oleh ketinggian awal kelereng. Energi total yang dimiliki oleh kelereng pada model hamburan partikel alfa adalah konstan. Energi kinetik yang dimiliki oleh kelereng berdasarkan hukum kekekalan energi diperoleh = =

(2.17) (2.18)


17

Dengan mengsubsitusikan persamaan (2.18) kedalam persamaan (2.11) menghasilkan persamaan sudut hamburan pada model hamburan partikel alfa sebagai berikut: =

(2.19)

Dengan menyederhanakan persamaan (2.19) diperoleh = dimana

=

(2.20)

,

adalah konstanta dan H adalah keltinggian awal

kelereng dari dasar peluncur. Dari persamaan (2.20) diketahui bahwa sudut hamburan pada model hamburan partikel alfa berhubungan dengan ketinggian awal kelereng dan parameter impak. Nilai dari dan parameter impak.

berbanding lurus ketinggian awal kelereng


BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian ini bertujuan untuk menunjukkan peristiwa hamburan partikel alfa secara langsung menggunakan sebuah model dan menentukan nilai konstanta hamburannya. Model hamburan partikel alfa Rutherford diperagakan oleh kelereng yang bergerak menuju pusat piringan plastik. Piringan plastik ini berbentuk bukit. Bentuk permukaan bukit plastik dibuat mengikuti grafik . Bukit plastik berperan sebagai inti atom dan kelereng berperan sebagai partikel alfa. Konstanta hamburan dapat diperoleh setelah memperoleh nilai sudut hamburannya. Dari gambar 2.4 sudut hamburan dipengaruhi oleh parameter impak b dan kecepatan awal partikel alfa. Kecepatan awal partikel alfa tergantung pada ketinggian awal kelereng. Sudut hamburan diperoleh dari jejak lintasan kelereng hasil dari analisa video. Penelitian ini dibagi ke dalam 4 tahapan, yaitu: (1) persiapan alat, (2) pengujian pada bukit plastik yang digunakan selama eksperimen, (3) menentukan besarnya sudut hamburan dengan memvariasikan ketinggian awal kelereng dan parameter impaknya, dan (4) menentukan nilai konstanta hamburan.

A. Persiapan Alat Alat yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari beberapa komponen. Alat-alat yang digunakan antara lain:

18


19

1. Bukit plastik plastik Bukit plastik pada model hamburan partikel alfa seperti gambar 3.1.

Gambar 3.1. Foto bukit plastik sebagai inti atom.

Bentuk permukaan bukit plastik dibuat mengikuti grafik . Bentuk persamaan energi potensial yang dimiliki oleh kelereng ketika berada pada ketinggian h dari dasar bukit dengan jarak r terhadap pusat bukit seperti gambar 3.2 dibuat sama dengan bentuk persamaan energi potensial yang dimiliki oleh partikel alfa bermuatan +2e berjarak r terhadap inti atom bermuatan Ze seperti persamaan (2.3). Nilai h dibuat sebanding nilai dari bentuk persamaan energi potensial partikel alfa pada persamaan (2.3) dan bentuk persamaan energi potensial kelereng pada persamaan (2.13).

Gambar 3.2. Posisi kelereng pada bukit plastik.

Bukit plastik berperan sebagai inti atom. Pada penelitian ini digunakan sebagai sasaran yang ditembaki oleh kelereng.


20

2. Peluncur Peluncur digunakan sebagai media lintasan kelereng untuk bergerak menuju model inti atom. Selain itu peluncur digunakan untuk mengatur kecepatan kelereng menuju bukit pastik dengan meletakkan kelereng pada peluncur dengan ketinggian awal H tertentu. 3. Kelereng Kelereng berperan sebagai partikel alfa. Pada penelitian ini kelereng digunakan sebagai penembak model inti atom. 4. Kertas manila Kertas manila sebagai alas model hamburan partikel alfa yang dibuat garis-garis dengan nilai tiap intervalnya adalah 1 cm. Garis-garis ini digunakan untuk mengatur perpindahan peluncur agar perpindahannya teratur setiap 1 cm. Setiap garis diberi tanda. Tanda pada set pertama diberi nama nomor dan tanda pada set kedua diberi nama huruf seperti gambar 3.3.

Set pertama

Set kedua

Gambar 3.3. Nama pada setiap garis di kertas manila.


21

5. Kertas karton Kertas karton digunakan sebagai alas model hamburan partikel alfa agar permukaan peluncur disetiap posisi dengan model inti atom tetap sama. 6. Kamera Kamera digunakan untuk mengambil data dengan cara merekam dalam bentuk video. Kamera diletakkan pada tripod kemudian tripod dijepit menggunakan statif agar dapat mengatur posisi kamera tegak lurus dengan model inti atom. 7. Komputer Komputer digunakan untuk menganalisis data yang dilengkapi dengan software LoggerPro.


22

Alat-alat kemudian dirangkai seperti gambar 3.4 dan 3.5 berikut: B

A

C

D

E

F

I

G

H

Gambar 3.4. Susunan alat eksperimen model hamburan partikel alfa Rutherford.

Keterangan Gambar A: Tripot

F: Bukit plastik

B: Statif

G: Acuan

C: Kamera

H: Kertas karton

D: Kelereng

I: Kertas manila

E: Peluncur


23

Gambar 3.5. Foto susunan alat eksperimen model hamburan partikel alfa Rutherford.

B. Pengujian Bukit Plastik Yang Digunakan Selama Eksperimen Bukit plastik yang berperan sebagai inti atom dalam model hamburan partikel alfa. Permukaan bukit plastik dibuat mengikuti grafik . Bentuk persamaan energi potensial yang dimiliki oleh kelereng ketika berada pada ketinggian h dari dasar bukit dengan jarak r terhadap pusat bukit dibuat sama dengan bentuk persamaan energi potensial yang dimiliki oleh partikel alfa bermuatan +2e berjarak r terhadap inti atom bermuatan Ze seperti persamaan (2.3). Nilai h dibuat sebanding nilai

dari bentuk persamaan energi potensial

partikel alfa pada persamaan (2.3) dan bentuk persamaan energi potensial kelereng pada persamaan (2.13). Bentuk persamaan energi potensial partikel alfa dan energi potensial kelereng dibuat sama agar peristiwa hamburan yang terjadi pada model hamburan partikel alfa sama dengan peristiwa hamburan yang terjadi dalam eksperimen yang dilakukan Rutherford. Sehingga sebelum melakukan


24

penelitian lebih lanjut tentang hamburan partikel alfa Rutherford harus dilakukan pengujian terlebih dahulu pada bukit plastik tersebut. Langkah penelitian pada model inti atom adalah: 1. Model inti atom difoto seperti pada gambar 3.1. 2. Hasil foto kemudian ditampilkan ke dalam LoggerPro untuk dianalisis dengan cara memilih menu insert pilih “picture” selanjutnya memilih “picture with photo analysis”, seperti gambar 3.6 berikut.

Gambar 3.6. Tampilan awal pada LoggerPro sebelum hasil foto dimasukkan.

3. Untuk menentukan ukuran yang sesungguhnya digunakan ikon “set scale” seperti gambar 3.7. Cursor diarahkan pada acuan, kemudian menarik garis lurus dari ujung atas acuan sampai ujung bawah acuan. Nilai panjang acuan diisikan pada jendela scale yang muncul.


25

Gambar 3.7. Ikon “set scale” untuk menentukan ukuran yang sesungguhnya.

4. Untuk memperoleh nilai r dan h pada setiap titik digunakan “set origin” dan “add point” pada LoggerPro seperti gambar 3.8. Ikon “set origin” ditandai dengan lingkaran warna merah dan ikon “add point” ditandai dengan lingkaran warna ungu pada gambar berikut.

Gambar 3.8. Ikon “set origin” untuk menentukan origin dan “add point” untuk mengambil data.


26

5. Saat memberikan titik-titik pada permukaan inti atom seperti pada panah merah secara otomatis akan muncul titik-titik yang membentuk grafik hubungan posisi horizontal (x) dan posisi vertikal (y) ditunjukkan dengan panah berwarna hitam seperti gambar 3.9.

Gambar 3.9. Titik-titik yang membentuk grafik pada posisi horizontal (x) dan posisi vertikal (y).

6. Titik-titik data diblok pada salah satu bagian terlebih dahulu. Untuk mem”fit” datadigunakan ikon “curve fit” dibagian atas, yang ditandai dengan lingkaran berwarna merah pada gambar 3.10.

Gambar 3.10. Ikon “curve fit” untuk mem”fit” data.


27

7. Setelah memilih ikon “curve fit” akan muncul tampilan seperti pada gambar 3.11. General Equation menyediakan berbagai persamaan yang dapat dipiih untuk mem”fit” data. Jika persamaan yang diinginkan belum tersedia, dapat digunakan “Define Function” kemudian ketik persamaan yang diinginkan.

Gambar 3.11. Tampilan pada LoggerPro setelah meng-klik ikon “curve fit”.

C. Penentuan Sudut Hamburan Sudut hamburan dipengaruhi oleh kecepatan kelereng menuju bukit dan parameter impak. Kecepatan kelereng menuju bukit pada model hamburan partikel alfa tergantung pada ketinggian awal kelereng. Terdapat tiga kegiatan yang dilakukan untuk menentukan sudut hamburan: (1) memvariasikan nilai parameter impak b dengan ketinggian awal kelereng H yang tetap, (2) memvariasikan ketinggian awal kelereng H dengan nilai parameter impak b yang tetap, (3) perhitungan sudut hamburan.


28

C.1. Langkah penentukan sudut hamburan ketika H tetap untuk setiap nilai b adalah : 1. Alat dirangkai seperti pada gambar 3.4. 2. Kelereng diletakkan pada peluncur dengan ketinggian tertentu kemudian kelereng dilepaskan. Ketinggian ini digunakan sebagai ketinggian awal kelereng H. 3. Gerak kelereng direkam menggunakan kamera mulai dari awal kelereng dilepaskan sampai kelereng melewati bukit plastik. 4. Hasil rekaman video kemudian ditampilkan ke dalam LoggerPro untuk dianalisis dengan cara memilih menu insert pilih movie, seperti pada gambar 3.12 berikut.

Gambar 3.12. Tampilan awal pada LoggerPro sebelum hasil rekaman video dimasukkan.

5. Untuk menganalisa video, digunakan tombol “video analysis” di bagian kanan bawah seperti gambar 3.13.


29

Gambar 3.13. Ikon “video analysis” untuk menganalisa video.

6. Untuk menentukan ukuran yang sesungguhnya digunakan ikon “set scale”. Cursor diarahkan pada acuan, kemudian menarik garis lurus dari ujung atas acuan sampai ujung bawah acuan. Nilai panjang acuan diisikan pada jendela scale seperti gambar 3.14.

. Gambar 3.14. Ikon “set scale” untuk menentukan ukuran yang sesungguhnya.

7. Untuk memperoleh jejak lintasan kelereng digunakan “Add point” seperti yang ditunjukan pada lingkaran merah pada gambar 3.15.


30

Gambar 3.15. Ikon “add point” untuk mengambil data pada video.

8. Setelah diperoleh jejak lintasan kelereng, untuk mengukur parameter impak b digunakan ikon “photo distance” seperti gambar 3.16.

Gambar 3.16. Ikon “photo distance ” untuk mengukur jarak kelereng terhadap inti.

9. Untuk mem”fit” data dengan melihat jejak lintasan kelereng yang linier kemudian titik-titik datanya diblok menggunakan ikon “examine” dan difit dengan menggunakan tombol “linear fit” seperti gambar 3.17.


A

31

B

Gambar 3.17. A: Ikon “examine ” untuk mengetahui posisi kelereng saat lintasannya linier. B: Ikon “liner fit” untuk fit data menjadi linier.

10. Langkah 3 sampai 9 diulangi untuk tiap nilai b yang berbeda.

C.2. Langkah penentukan sudut hamburan ketika b tetap untuk setiap nilai H yang berbeda adalah : Langkah penentukan besarnya sudut hamburan ketika b tetap maka posisi peluncur dibuat tetap untuk setiap ketinggian awal kelereng H yang berbeda. Langkah eksperimen dan analisis video sama dengan yang dilakukan pada C.1.

C.3. Perhitungan sudut hamburan Hamburan kelereng ketika kelereng terhambur kurang dari 90° yaitu jika lintasan kelereng tidak dibelokkan kearah semula seperti gambar 2.9. Titik data pada grafik Y terhadap X yang ditampilkan di


32

LoggerPro diblok saat lintasan kelereng linier dan difit menggunakan “linier fit” pada LoggerPro. Nilai gradiennya digunakan untuk menentukan sudut hamburan

. Untuk menentukan sudut hamburan

ketika kelereng terhambur dengan sudut kurang dari 90° cara yang digunakan adalah ∆

=∆

=

(3.1) tan

dimana m adalah gradien yang diperoleh dari grafik dan

(3.2) adalah sudut

hamburannya. Sedangkan untuk menentukan sudut hamburan

ketika

kelereng terhambur dengan sudut lebih dari 90° yaitu

dimana

= 180 −

(3.3)

= sudut hamburan =

tan

m = nilai gradien yang diperoleh dari grafik Y terhadap X

D. Penentuan Nilai Konstanta Hamburan Nilai konstanta hamburan dapat ditentukan setelah memperoleh sudut hamburannya. Sedangkan sudut hamburan dipengaruhi oleh ketinggian awal kelereng H dan parameter impak b. Nilai konstanta hamburan k ketika H tetap untuk setiap nilai b yang berbeda atau ketika b tetap untuk setiap nilai H yang berbeda dapat dicari menggunakan grafik. Persaman grafik untuk menentukan nilai konstanta hamburan mengikuti persamaan (2.20).


Penentukan nilai konstanta hamburan merupakan grafik hubungan antara cot nilai konstanta hamburan hubungan antara cot

33

ketika H tetap, grafiknya

terhadap b. Sedangkan penentuan

ketika b tetap, grafiknya merupakan grafik

terhadap H. Titik-titik data pada grafik difit

menggunakan persamaan linier pada software LoggerPro. Nilai gradien dari grafik ini digunakan untuk mencari nilai konstanta hamburannya, yaitu dengan cara: 1) Cara mencari nilai k ketika H tetap dan b berubah-ubah Dengan menggunakan persamaan (2.20) yaitu

nilai gradiennya m =

cot =

H, sehingga nilai konstantanya

=

(3.4)

2) Cara mencari nilai k ketika b tetap dan H berubah-ubah Dengan menggunakan persamaan (2.20) yaitu

nilai gradiennya m = =

cot =

b, sehingga nilai konstantanya (3.5)


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian ini bertujuan untuk menunjukkan peristiwa hamburan partikel alfa secara langsung menggunakan sebuah model dan menentukan nilai konstanta hamburannya. Sebuah model hamburan partikel alfa Rutherford diperagakan oleh kelereng yang bergerak menuju piringan plastik. Piringan plastik ini berbentuk bukit. Bukit plastik berperan sebagai inti atom. Permukaan bukit plastik dibuat mengikuti grafik . Kelereng berperan sebagai partikel alfa yang digunakan untuk menembak inti atom. Sebelum melakukan penelitian lebih lanjut pada model hamburan partkel alfa Rutherford maka perlu melakukan pengujian terlebih dahalu pada bukit palstik yang akan digunakan untuk penelitian. Dengan menggunakan bukit plastik dalam model hamburan partikel alfa dapat membuat siswa lebih aktif dalam pembelajaran hamburan partikel alfa Rutherford. Selain itu, juga dapat melakukan pengukuran secara langsung terhadap variabel yang berkaitan dengan hamburan partikel alfa. Salah satu variabel yang dicari yaitu nilai konstanta hamburan

. Nilai konstanta

hamburan dapat diperoleh setelah memperoleh nilai sudut hamburannya. Sudut hamburan dipengaruhi oleh ketinggian awal kelereng H dan parameter impak b sesuai dengan persamaan (2.20). Data hasil penelitian disajikan sebagai berikut.

34


35

1. Hasil Pengujian Bukit Plastik Dilakukan pengujian kembali pada bukit plastik yang bertujuan untuk menguji bahwa bukit plastik yang berperan sebagai inti atom yang disediakan oleh Laboratorium Universitas Sanata Dharma memenuhi syarat untuk digunakan selama penelitian. Syarat bukit plastik yang harus dipenuhi adalah bentuk persamaan energi potensial yang dimiliki oleh kelereng pada bukit dibuat sama dengan bentuk persamaan energi potensial partikel alfa yang dilakukan oleh Rutherford. Nilai h dibuat sebanding nilai dari bentuk persamaan energi potensial partikel alfa pada persamaan (2.3) dan bentuk persamaan energi potensial kelereng pada persamaan (2.13). Bentuk permukaan bukit plastik dibuat mengikuti grafik . Hasil dari penelitian untuk menguji bahwa bukit plastik menggunakan software LoggerPro seperti gambar 4.1 dan 4.2 berikut:

Gambar 4.1. Analisa foto pada bukit plastik menggunakan software LoggerPro.


36

Gambar 4.2. Grafik hubungan h terhadap r.

Titik-titik data pada grafik hubungan h terhadap r

dari hasil

analisa foto bukit plastik menggunakan software LoggerPro difit menggunakan persamaan grafik . Grafik hubungan h terhadap r ternyata

cocok difit menggunakan persamaan grafik . Hal ini berarti bukit plastik

yang digunakan selama penelitian memenuhi syarat dimana permukaan bukit plastik mengikuti persamaan grafik persamaan grafik . Dari hasil analisa juga diperoleh nilai h sebanding dengan . Ini menunjukkan bahwa bentuk bukit plastik yang digunakan memenuhi syarat yang telah ditentukan.

2. Hasil Analisis Sudut Hamburan Sudut hamburan dapat diperoleh setelah menganalisa data hasil eksperimen. Data hasil ekperimen berupa video yang dianalisa menggunakan komputer dengan bantuan software LoggerPro. Hasil dari


37

analisa video menggunakan software LoggerPro yaitu jejak lintasan kelereng dan grafik hubungan posisi Y terhadap X. Titik-titik data pada grafik ketika jejak lintasan kelerengnya linier setelah melewati bukit plastik diblok kemudian difit menggunakan “linier fit”. Nilai gradien yang dihasilkan dari hasil fitting digunakan untuk menentukan besarnya sudut hamburannya. Terdapat dua kegiatan yang dilakukan pada eksperimen ini : (1) memvariasikan nilai parameter impak b dengan ketinggian awal kelereng H yang tetap, (2) memvariasikan ketinggian awal kelereng H dengan nilai parameter impak b yang tetap. a. Sudut hamburan ketika ketinggian awal kelereng H tetap untuk setiap nilai parameter impak b yang berbeda. Dalam eksperimen ini kelereng diletakkan pada ketinggian tertentu pada peluncur. Ketinggian awal kelereng H dibuat tetap selama eksperimen. Ketinggian awal kelereng H yang digunakan selama ekspereimen ini adalah 0,024m dengan ketelitian dari alat ukurnya adalah 0,001m. Hasil analisis video yang ditunjukan pada komputer untuk setiap nilai b yang berbeda ketika nilai H dibuat tetap sebagai berikut:


38

Gambar 4.3. Jejak lintasan kelereng ketika parameter impak besar.

Gambar 4.4. Grafik hubungan posisi Y terhadap X ketika parameter impak besar.

Gambar 4.3 merupakan jejak lintasan kelereng menggunakan software LoggerPro ketika parameter impak besar. Parameter impak besar menyebabkan kelereng jauh dari inti. Jejak lintasan kelereng digunakan untuk menentukan nilai sudut hamburan

dan nilai

parameter impaknya b. Nilai parameter impak b dibuat dengan menggunakan ikon ”photo distance” pada software LoggerPro.


39

Gambar 4.4 merupakan merupakan grafik hubungan posisi Y terhadap X hasil dari analisa video menggunakan software LoggerPro. Titik-titik data pada grafik diblok ketika jejak lintasan kelerengnya linier setelah melewati bukit plastik dan difit menggunakan “linier fit”. Nilai gradien digunakan untuk menentukan besar sudut hamburannya

. Kelereng terhambur dengan arah yang tidak

berlawanan dengan arah datang kelereng. Artinya kelereng terhambur kurang

dari

90o.

Sehingga

perhitungan

sudut

hamburannya

yang

tetap,

menggunakan persamaan (3.2). Dengan

ketinggian

awal

kelereng

posisi

peluncurnya digeser secara parallel. Dengan mengubah peluncur, maka parameter impak juga berubah. Parameter impak yang kecil menyebabkan kelereng berada dekat dengan inti. Hasil analisa data menggunakan software LoggerPro berupa jejak lintasan kelereng untuk posisi pameter impak nyang kecil seperti gambar 4.5 berikut.

Gambar 4.5. Jejak lintasan kelereng ketika parameter impak kecil.


40

Hasil analisa video menggunakan software LoggerPro tidak hanya menampilkan jejak lintasan kelereng.

LoggerPro juga

menampilka grafik posisi Y terhadap X. Grafik posisi Y terhadap X ketika parameter impak kecil seperti gambar 4.6.

Gambar 4.6. Grafik hubungan posisi Y terhadap X ketika parameter impak kecil.

Gambar 4.6 merupakan merupakan grafik hubungan posisi Y terhadap X ketika parameter impak kecil. Titik-titik data pada grafik diblok ketika jejak lintasan kelerengnya linier setelah melewati bukit plastik dan difit menggunakan “linier fit”. Nilai gradien digunakan untuk menentukan besar sudut hamburannya

. Kelereng terhambur

dengan arah yang berlawanan dengan arah datang kelereng. Artinya

kelereng terhambur lebih dari 90o. Sehingga perhitungan sudut hamburannya menggunakan persamaan (3.3).


41

Data hasil ekpsperimen ketika ketinggian awal kelereng H tetap untuk berbagai nilai parameter impak b yang berbeda dibagi dalam dua set. Set pertama perpindahan peluncur dimulai dari bagian tengah menuju bagian atas. Set kedua perpindahan peluncur dimulai dari bagian tengah menuju bagian bawah. Set pertama untuk setiap perpindahan peluncur diberi tanda dengan angka. Set kedua setiap perpindahan peluncur diberi tanda dengan huruf. Tanda untuk setiap perpindahan jalur landai untuk set pertama dan set kedua seperti gambar 3.3. Data hasil ekpsperimen ketika ketinggian awal kelereng H tetap untuk setiap nilai parameter impak b yang berbeda seperti pada tabel berikut: Tabel 4.1. Sudut hamburan yang diperoleh ketika nilai H tetap untuk setiap nilai b yang berbeda pada set pertama. No. b (m) (°) 1 0,006586 151,83 2 0,014880 96,26 3 0,028790 55,70 4 0,037120 46,36 5 0,048380 35,85 6 0,056740 29,48 7 0,067430 23,61 8 0,076370 22,14 9 0,086890 17,79 10 0,098060 16,21


42

Tabel 4.2. Sudut hamburan yang diperoleh ketika nilai H tetap untuk setiap nilai b yang berbeda pada set kedua. No. b (m) (°) A 0,005475 132,04 B 0,013910 107,05 C 0,024840 75,08 D 0,034130 54,15 E 0,043750 42,14 F 0,053100 32,65 G 0,062880 27,10 H 0,072420 23,06 I 0,081710 18,37 J 0,091660 17,85 K 0,100900 15,29

Data yang ditampilkan pada tabel 4.1 dan 4.2 yaitu ketika nilai H dibuat tetap untuk setiap nilai b yang berbeda pada set pertama dan set kedua. Dari beberapa nilai parameter impak b yang berbeda dengan ketinggian awal kelereng H yang tetap diperoleh semakin kecil parameter impak b menghasilkan sudut hamburan

yang semakin

besar. Begitu juga sebaliknya, semakin besar parameter impak b menghasilkan sudut hamburan

yang semakin kecil. Hasil analisa

video ketika H tetap untuk setiap nilai b yang berbeda terlampir pada lampiran 1. b. Sudut hamburan ketika parameter impak b tetap untuk setiap ketinggian awal kelereng H yang berbeda. Posisi peluncur dibuat tetap untuk setiap ketinggian awal kelereng H yang berbeda. Hal ini menyebakan nilai parameter impak b juga tetap untuk setiap nilai H yang berbeda. Nilai parameter impak b ini diperoleh dari rata-rata nilai b untuk setiap H yang berbeda. Perhitungan nilai parameter impak b untuk setiap nilai H yang berbeda


43

pada lampiran 2. Nilai parameter impak b pada eksperimen ini adalah (0,071 ± 0,001) m. Hasil analisis video yang ditunjukan pada komputer berupa jejak lintasan dan grafik posisi Y terhadap X. Ketika nilai H adalah 0,094 m jejak lintasan kelereng yang ditampilkan pada LoggerPro seperti gambar 4.7.

Gambar 4.7. Jejak lintasan kelereng ketika H sebesar 0,094 m. Grafik posisi Y terhadap X yang ditampilkan oleh LoggerPro ketika H adalah 0,094 m seperti gambar 4.8.

Gambar 4.8. Grafik posisi Y terhadap X ketika H sebesar 0,094 m.


44

Titik-titik data pada gambar 4.8 diblok ketika jejak lintasan kelerengnya linier setelah melewati bukit plastik. Titik-titik data yang diblok kemudian difit menggunakan linear fit. Nilai gradien digunakan untuk menentukan besar sudut hamburannya

. Dari gambar 4.7

menunjukan bahwa kelereng terhambur dengan arah yang tidak

berlawanan dengan arah datangnya. Artinya kelereng terhambur kurang

dari

90o.

Sehingga

perhitungan

sudut

hamburannya

menggunakan persamaan (3.2). Dengan tidak merubah posisi jalur landai kelereng sama dengan tidak merubah nilai parameter impaknya. Hasil analisa data untuk nilai H sebesar 0,024 m diperoleh jejak lintasan seperti gambar 4.9.

Gambar 4.9. Jejak lintasan kelereng ketika H sebesar 0,024m.


45

Grafik posisi Y terhadap X yang ditampilkan oleh LoggerPro ketika H adalah 0,024 m seprti gambar 4.10.

Gambar 4.10. Grafik posisi Y terhadap X ketika H sebesar 0,024m.

Titik-titik data pada gambar 4.10 diblok ketika jejak lintasan kelerengnya linier setelah melewati bukit plastik. Selanjutnya, titiktitik data difit menggunakan linier fit. Dari gambar 4.9 menunjukan bahwa kelereng terhambur dengan arah yang tidak berlawanan dengan arah datangnya. Artinya kelereng terhambur kurang dari 90o. Sehingga perhitungan sudut hamburannya menggunakan persamaan (3.2). Data hasil ekpsperimen ketika b tetap yaitu (0,071 ± 0,001) m untuk setiap nilai H yang berbeda seperti pada tabel berikut:


46

Tabel 4.3. Sudut hamburan yang diperoleh ketika nilai b tetap yaitu (0,071 ± 0,001) m untuk setiap nilai H yang berbeda. No. H (m) (°) 1 0,094 3,02 2 0,089 3,25 3 0,084 3,54 4 0,079 3,61 5 0,074 3,95 6 0,069 4,18 7 0,064 4,59 8 0,059 5,15 9 0,054 5,65 10 0,049 7,33 11 0,044 8,19 12 0,039 11,44 13 0,034 12,48 14 0,029 19,39 15 0,024 26,32 16 0,019 43,18 17 0,014 50,21 18 0,009 74,23

Data yang ditampilkan pada tabel 4.3 yaitu ketika nilai b dibuat tetap pada (0,071 ± 0,001) m untuk setiap nilai H yang berbeda. Dari beberapa nilai ketinggian awal kelereng H dengan parameter impak b yang tetap diperoleh semakin kecil nilai H maka sudutnya hamburannya

semakin besar begitu juga sebaliknya semakin besar

nilai H maka sudutnya hamburannya

semakin kecil. Hasil analisa

video ketika b tetap yaitu (0,071 ± 0,001) m untuk setiap nilai H yang berbeda terlampir pada lampiran 3.

3. Hasil Analisis konstanta Hamburan Untuk menentukan nilai konstanta hamburan pada model hamburan partikel alfa Rutherford dibutuhkan nilai sudut hamburan. Setelah memperoleh besarnya sudut hamburan

dengan memvariasikan


47

nilai parameter impak b dan ketinggian awal kelereng H maka dapat menentukan nilai konstanta hamburan

. Dengan mengikuti persamaan

(2.20) maka untuk menentukan besarnya konstanta hamburan yaitu dengan membuat grafik hubungan cot( ) terhadap b, untuk nilai H tetap. Sedangkan ketika b tetap untuk menentukan nilai konstanta hamburan

yaitu dengan membuat grafik hubungan cot( ) terhadap H. Nilai gradien dari grafik tersebut dapat digunakan untuk mencari nilai konstanta hamburan. Untuk menentukan nilai konstanta hamburan dari sudut hamburan yang diperoleh dari tabel 4.1 dan 4.2 datanya ditampilkan seperti pada tabel 4.4 dan 4.5 berikut. Tabel 4.4. Besarnya nilai cot untuk menentukan nilai konstanta hamburan pada model hamburan partikel alfa ketika nilai H tetap untuk berbagai nilai b yang berbeda pada set pertama. No. b (m) cot( ) 1 0,006586 0,250 2 0,014880 0,896 3 0,028790 1,897 4 0,037120 2,335 5 0,048380 3,092 6 0,056740 3,801 7 0,067430 4,786 8 0,076370 5,111 9 0,086890 6,393 10 0,098060 7,026


48

Tabel 4.5. Besarnya nilai cot untuk menentukan nilai konstanta hamburan pada model hamburan partikel alfa ketika nilai H tetap untuk berbagai nilai b yang berbeda pada set kedua. No. b (m) cot( ) A 0,005475 0,444 B 0,013910 0,739 C 0,024840 1,301 D 0,034130 1,956 E 0,043750 2,595 F 0,053100 3,415 G 0,062880 4,149 H 0,072420 4,902 I 0,081710 6,187 J 0,091660 6,371 K 0,100900 7,454

Data yang ditampilkan pada tabel 4.4 dan 4.5 yaitu nilai cot( )

ketika H tetap pada 0,024m untuk setiap nilai b yang berbeda pada set pertama dan set kedua. Dari tabel 4.4 dan 4.5 dibuat grafik hubungan cot( ) terhadap b sebagai berikut:

Gambar 4.11. Grafik hubungan cot( ) terhadap b ketika H = 0,024m


49

Gambar 4.11 merupakan grafik hubungan antara cot( ) terhadap b

ketika H dibuat tetap pada (0,024±0,001) m. Grafik tersebut mengikuti

persamaan (2.20). Grafik hubungan antara cot( ) terhadap b titik-titik datanya naik dan bentuknya linier. Titik-titk data ini difit menggunakan

persamaan garis linier dengan menekan tombol ”curve fit” pada software LoggerPro. Nilai gradien dari grafik ini adalah (75± 2) m-1. Dengan mengikuti persamaan (3.4) maka nilai konstanta hamburan ketika H tetap yaitu (0,024±0,001)m (3125 ± 155)

untuk setiap nilai b yang berbeda adalah

. Cara perhitungan hasil dan ralat ditunjukan pada

lampiran 4. Untuk menentukan nilai konstanta hamburan dari sudut hamburan yang diperoleh dari tabel 4.3 datanya ditampilkan seperti pada tabel 4.6 berikut.


50

Tabel 4.6. Besarnya nilai cot untuk menentukan nilai konstanta hamburan ketika nilai b tetap yaitu (0,071 ± 0,001) m untuk setiap nilai H yang berbeda. No. H (m) cot( ) 1 0,094 37,935 2 0,089 35,358 3 0,084 32,360 4 0,079 31,821 5 0,074 29,072 6 0,069 27,402 7 0,064 25,006 8 0,059 22,279 9 0,054 20,301 10 0,049 15,633 11 0,044 13,984 12 0,039 9,983 13 0,034 9,145 14 0,029 5,856 15 0,024 4,276 16 0,019 2,527 17 0,014 2,134 18 0,009 1,321

Data yang ditampilkan pada tabel 4.6 yaitu nilai cot( ) ketika b

tetap pada (0,071 ± 0,001) m untuk setiap nilai H yang berbeda. Dari tabel 4.6 dibuat grafik hubungan cot( ) terhadap H sebagai berikut:

Gambar 4.12. Grafik hubungan cot( ) terhadap H ketika b = 0,071 m.


51

Gambar 4.12 merupakan grafik hubungan antara cot( ) terhadap

H ketika b dibuat tetap pada (0,071 ± 0,001) m. Nilai gradien dari grafik ini adalah (474 ± 13) m-1. Nilai gradien digunakan untuk mencari nilai

konstanta hamburan. Dengan mengikuti persamaan (3.5) maka nilai konstanta hamburan ketika b tetap yaitu (0,071 ± 0,001) m untuk setiap nilai H yang berbeda adalah (6676 ± 207) m-2. Cara perhitungan hasil dan ralat ditunjukan pada lampiran 5.

B. Pembahasan Sebuah model hamburan partikel alfa Rutherford diperagakan oleh kelereng yang bergerak menuju piringan plastik. Piringan plastik ini berbentuk bukit. Permukaan bukit plastik dibuat mengikuti grafik . Bentuk persamaan energi potensial yang dimiliki oleh kelereng pada bukit dibuat sama dengan bentuk persamaan energi potensial partikel alfa yang dilakukan oleh Rutherford. Nilai h dibuat sebanding nilai

dari bentuk persamaan energi

potensial partikel alfa pada persamaan (2.3) dan bentuk persamaan energi potensial kelereng pada persamaan (2.13). Hal ini dibuat dengan tujuan agar peristiwa hamburan yang terjadi pada model hamburan partikel alfa sama dengan peristiwa hamburan yang terjadi dalam eksperimen yang dilakukan Rutherford. Bukit plastik berperan sebagai inti atom dan kelereng berperan sebagai partikel alfa.


52

Sebelum melakukan eksperimen lebih lanjut maka harus melakukan pengujian kembali terlebih dahulu pada bukit plastik yang sudah disediakan oleh Universitas Sanatha Dharma yang digunakan dalam eksperimen. Hal ini dilakukan untuk menguji apakah bukit plastik yang digunakan selama eksperimen benar-benar sudah memenuhi syarat. Bukit plastik difoto kemudian hasil fotonya dianalisis menggunakan software LoggerPro seperti gambar 4.1 dan gambar 4.2. Titik-titik data pada grafik hubungan h terhadap r difit menggunakan persamaan grafik . Hasil pengujian bukit plastik yaitu bukit plastik yang digunakan selama penelitian permukaan bukit plastik mengikuti persamaan grafik persamaan grafik

. Dari hasil analisa juga

diperoleh nilai h sebanding dengan . Ini menunjukkan bahwa bentuk bukit plastik yang digunakan memenuhi syarat yang telah ditentukan. Dibuktikan dari titik-titik data pada grafik hubungan h terhadap r setelah difit dengan menggunakan persamaan grafik ternyata hasil fittingnya cocok. Model hamburan partikel alfa Rutherford dapat digunakan dalam pembelajaran baik untuk tingkat menengah maupun tingkat perguruan tinggi. Pembelajaran hamburan partikel alfa Rutherford menggunakan sebuah model hamburan partikel alfa yang dipergakan oleh kelereng yang bergerak menuju bukit plastik memiliki beberapa kelebihan. Dilihat dari segi biaya, alat eksperimen yang dihunakan pada model hamburan partikel alfa relatif lebih murah dibandingkan dengan harga alat eksperimen hamburan partikel alfa oleh Rutherford. Dari segi penggunaannya, pengaturan alat pada model


53

hamburan partikel alfa lebih mudah dibandingkan dengan pengaturan alat yang dilakukan oleh Rutherford dalam eksperimen hamburannya. Waktu yang dibutuhkan dalam pelaksanaan eksperimen model hamburan partikel alfa juga lebih cepat. Penggunaan model hamburan partikel alfa dalam pembelajaran hamburan partikel alfa Rutherford membuat siswa dapat berinteraksi secara langsung dalam pelaksanaan eksperimennya. Selain itu, siswa juga dapat melakukan pengukuran secara langsung pada variabel-variabel yang berkaitan dalam peristiwa hamburan partikel alfa. Salah satu variabel yang dicari yaitu nilai konstanta hamburan. Untuk memperoleh nilai konsatnta hamburan dibutuhkan nilai sudut hamburannya. Dari gambar 2.4 sudut hamburan dipengaruhi oleh parameter impak b dan kecepatan awal partikel alfa. Kecepatan awal partikel alfa tergantung pada ketinggian awal kelereng dari dasar peluncur. Hubungan sudut hamburan dengan parameter impak b dan ketinggian awal kelereng H mengikuti persamaan (2.20). Sudut hamburan berbanding lurus dengan parameter impak dan ketinggian awal kelereng. Ada dua kegiatan yang dilakukan dalam eksperimen untuk memperoleh sudut hamburan partikel alfa menggunakan bukit plastik yaitu memvariasikan parameter impak b dengan membuat ketinggian awal kelereng H tetap, dan memvariasikan ketinggian awal kelereng H dengan parameter impak b tetap. Eksperimen hamburan partikel alfa menggunakan bukit plastik memanfaatkan kamera video sebagai alat untuk pengambilan datanya. Pengambilan data menggunakan kamera video bukan merupakan hal sulit bagi


54

siswa. Siswa dapat menggunakan kamera pocket, DSLR, kamera HP atau menggunakan peralatan lain yang dapat digunakan untuk merekam. Saat ini peralatan tersebut bukanlah merupakan barang yang sulit untuk mereka dapatkan. Data berupa video yang kemudian dianalisis menggunakan komputer yang dilengkapi dengan software LoggerPro. Hal ini tentunya dapat mengembangkan kemampuan siswa dalam menganalisa video dengan software LoggerPro. Hasil analisa video menggunakan software LoggerPro berupa jejak lintasan kelereng dan grafik posisi Y terhadap X. Kegiatan

pertama

yaitu

eksperimen

hamburan

partikel

alfa

menggunakan bukit plastik dengan ketinggian awal kelereng H tetap untuk setiap parameter impak b yang berbeda. Kelereng diletakkan pada peluncur dengan ketinggian awal tertentu dari dasar peluncur. Ketinggian ini menjadi ketinggian awal kelereng dimana selama eksperimen ketinggian awalnya dibuat tetap. Dengan mengubah posisi peluncur maka akan mengubah nilai parameter impak b. Gerak kelereng dari mulai meluncur sampai kelereng melewati bukit plastik direkam menggunakan kamera video. Hasil analisa video berupa jejak lintasan kelereng dari saat kelereng mulai meluncur sampai kelereng melewati bukit plastik dan grafik hubungan antara posisi terhadap waktu. Titik-titik data pada grafik posisi terhadap waktu diblok ketika jejak lintasan kelerengnya linier setelah melewati bukit plastik. Grafik difit menggunakan linier fit pada software LoggerPro dan nilai gradien hasil fitting digunakan untuk menentukan sudut hamburannya

. Parameter

impak b ditentukan dengan membuat garis lurus dari jejak lintasan kelereng


55

sebelum kelereng terhambur. Setelah itu dengan menggunakan ikon “photo distance” pada software LoggerPro dibuat garis lurus dari inti sampai garis lurus jejak kelereng sebelum terhambur. Hasil yang ditunjukan setelah menekan ikon “photo distance” dari inti atom sampai garis lurus sebelum kelereng terhambur merupakan nilai parameter impaknya b. Setelah melakukan eksperimen untuk berbagai nilai parameter impak b yang berbeda dengan ketinggian awal kelereng H yang tetap hasilnya seperti yang ditampilkan pada tabel 4.1 dan 4.2. Dari tabel 4.1 dan 4.2 diperoleh semakin kecil nilai b maka sudut hamburannya

semakin besar. Begitu juga

sebaliknya, dengan ketinggian awal kelereng H yang tetap maka semakin besar nilai parameter impak b menghasilkan sudut hamburan

yang semakin

kecil. Sudut hamburan yang diperoleh dari hasil eksperimen ketika ketinggian awal kelereng H tetap untuk setiap parameter impak b yang berbeda digunakan untuk mencari nilai konstanta hamburannya. Untuk menentukan nilai konstanta hamburan ketika ketinggian awal kelereng H tetap dengan megikuti persamaan (2.20) maka dibuat grafik hubungan antara cot( ) terhadap b. Nilai gradien dari grafik hubungan antara cot( ) terhadap

b ketika ketinggian awal kelereng H tetap seperti pada gambar 4.11 adalah (75± 2) m-1. Nilai gradien digunakan untuk mencari nilai konstanta hamburan. Dengan mengikuti persamaan (3.4) ketika H tetap yaitu (0,024±0,001) m untuk berbagai nilai b yang berbeda maka nilai konstanta hamburan diperoleh sebesar (3125 ± 155)

.

yang


56

Kegiatan kedua yaitu eksperimen menggunakan model hamburan partikel alfa dengan membuat parameter impak b tetap untuk setiap ketinggian awal kelereng H yang berbeda. Selama eksperimen posisi peluncur dibuat tetap jaraknya dengan bukit plastik. Dengan tidak mengubah posisi peluncur maka tidak akan mengubah nilai parameter impak b. Kelereng diletakkan pada peluncur dengan ketinggian awal yang berbeda-beda. Hasil eksperimen hamburan partikel alfa menggunakan bukit plastik berupa video. Cara pengambilan data dan cara analisis data pada eksperimen hamburan partikel alfa menggunakan bukit plastik ketika b tetap untuk setiap nilai H yang berbeda sama dengan cara pengambilan data dan cara analisis data pada eksperimen hamburan partikel alfa menggunakan bukit plastik ketika H tetap untuk setiap b yang berbeda. Setelah melakukan eksperimen ketika parameter impak b tetap untuk setiap ketinggian awal kelereng H yang berbeda hasilnya seperti yang ditampilkan pada tabel 4.3. Dari tabel 4.3 diperoleh semakin kecil nilai H maka sudut hamburannya

semakin besar. Begitu juga sebaliknya, dengan

parameter impak b yang tetap maka semakin besar nilai ketinggian awal kelereng H menghasilkan sudut hamburan

yang semakin kecil.

Sudut hamburan yang diperoleh dari hasil eksperimen ketika parameter impak b tetap untuk setiap ketinggian awal kelereng H yang berbeda digunakan untuk mencari nilai konstanta hamburannya. Dari persamaan (2.20) dibuat grafik hubungan antara cot( ) terhadap H untuk menentukan nilai

.

Nilai gradien dari grafik hubungan antara cot( ) terhadap H ketika b tetap


57

seperti pada gambar 4.12 adalah (474 ± 13) m-1. Dengan mengikuti persamaan (3.5) ketika b tetap yaitu (0,071 ± 0,001) m untuk berbagai nilai H yang berbeda maka nilai konstanta hamburan

yang diperoleh sebesar

(6676±207)m-2. Konstanta hamburan merupakan nilai tetapan yang diperoleh selama eksperimen menggunakan model hamburan partikel alfa. Konstanta hamburan ketika H tetap untuk setiap b yang berbeda dan nilai konstanta hamburan ketika b tetap untuk setiap H seharusnya memiliki nilai sama. Akan tetapi hasil dari eksperimen yang telah dilakukan nilai konstantanya tidak sama. Hal ini dikarenakan karena keadaan alatnya. Syarat agar nilai konstanta hamburannya sama yaitu jarak antara pusat bukit plastik dan posisi kelereng ketika mulai menyentuk bukit plastik adalah sama disetian keadaan. Dengan menggunakan model hamburan partikel alfa Rutherford jarak antara pusat bukit plastik dengan kelereng saat mulai menyentuh bukit plastik tidak sama untuk setiap keadaan. Hal ini dikarenakan bentuk bukit plastik lingkaran atau berupa piringan. Walaupun demikian bukan berarti eksperimen yang telah dilakukan salah. Eksperimen menggunakan model hamburan partikel alfa sudah baik. Peristiwa hamburan pada model hamburan partikel alfa sama dengan peristiwa hamburan partikel alfa yang dilakukan oleh Rutherford. Selain itu, data hasil eksperimennya menujukan adanya hubungan antara sudut hamburan dengan parameter impak dan hubungan sudut hamburan dengan ketinggian awal kelereng. Sudut hamburan berbanding terbalik dengan parameter impak


dan ketinggian awal kelereng dan nilai

58

berbanding lurus dengan

parameter impak dan ketinggian awal kelereng sesuai dengan teori pada persamaan (2.20). Walaupun nilai konstanta hamburan tidak sesuai dengan yang diharapkan penggunaan model hamburan partikel alfa dalam pembelajaran tetap baik untuk digunakan karena mampu menunjukan gejala hamburan sama seperti gejala hamburan partikel alfa yang dilakukan oleh Rutherford.


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan Pada penelitian ini telah dilakukan pengamatan terhadap hamburan partikel alfa Rutherford menggunakan sebuah model dan nilai konstanta hamburan. Pengamatan dilakukan dengan menganalisis hasil rekaman video menggunakan software LoggerPro. Dari keseluruhan penelitian yang dilakukan, diperoleh hasil: 1. Model hamburan partikel alfa Rutherford menggunakan bukit plastik dapat menunjukkan secara langsung peristiwa hamburan partikel alfa. 2. Model inti atom yang digunakan dalam eksperimen memiliki syarat dimana permukaan bukitnya mengikuti grafik .

3. Sudut hamburan pada model hamburan partikel alfa dipengaruhi oleh kecepatan kelereng dan parameter impak. Kecepatan kelereng tergantung pada ketinggian awal kelereng. 4. Sudut hamburan berbanding lurus dengan parameter impak dan ketinggian awal kelereng. 5. Nilai konstanta hamburan ketika H tetap adalah (3125 ± 155) konstanta hamburan ketika b tetap adalah (6676 ± 207) m-2.

59

. Nilai


60

B. Saran Berdasar penelitian ini, penulis menyarankan kepada pembaca yang ingin melakukan penelitian selanjutnya untuk: 1. Menggunakan model hamburan partikel alfa untuk mengajarkan materi hamburan partikel alfa Rutherford pada tingkat menengah maupun pergutuan tinggi. 2. Melakukan penelitian lebih lanjut untuk mencari nilai kecepatan kelereng menuju inti. 3. Melakukan penelitian lebih lanjut untuk dapat memperoleh nilai konstanta hamburan Rutherford yang sama. 4. Menggunakan video untuk memperoleh jejak dalam eksperimen tumbukan.


DAFTAR PUSTAKA Baiquni, A. 1985. Fisika Modern. Jakarta: Balai Pustaka. Beiser, A. 1987. Konsep Fisika Modern: Edisi Keempat. Jakarta: Erlangga. Klinken, G.V. 1991. Pengantar Fisika Modern. Semarang: Satya Wacana. Krane, K. 1992. Fisika Modern. Jakarta: Universitas Indonesia. Kusminarto. 2011. Esensi Fisika Modern. Jogja: Penerbit Andi. Santosa, I.E. 2012. Eksperimen Fisika Berbasis Komputer. Yogyakarta: USD. Suparno, P. 2007. Metodologi Pembelajaran Fisika Konstruktivistik & Menyenangkan. Yogyakarta: Universitas Sanata Dharma.

61


LAMPIRAN Lampiran 1. Hasil analisa data ketika H tetap Data 1

Data 2

62

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Data 3

Data 4

63


Data 6

64


Data 8

65


Data 10

66

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Data A

Data B

67

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Data C

Data D

68

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Data E

Data F

69

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Data G

Data H

70

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Data I

Data J

71

PLAGIAT PLAGIATMERUPAKAN MERUPAKANTINDAKAN TINDAKANTIDAK TIDAKTERPUJI TERPUJI Data K

72


Lampiran 2. Perhitungan terhadap parameter impak b No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

H (m) 0,094 0,089 0,084 0,079 0,074 0,069 0,064 0,059 0,054 0,049 0,044 0,039 0,034 0,029 0,024 0,019 0,014 0,009

(m) 0,06995 0,07233 0,06993 0,07121 0,06816 0,06995 0,07178 0,07117 0,07122 0,07281 0,07300 0,07119 0,07071 0,07419 0,07180 0,07119 0,07272 0,07054

−

(m) 0,07132 0,07132 0,07132 0,07132 0,07132 0,07132 0,07132 0,07132 0,07132 0,07132 0,07132 0,07132 0,07132 0,07132 0,07132 0,07132 0,07132 0,07132

-0.001370 0.001010 -0.001390 -0.000110 -0.003160 -0.001370 0.000460 -0.000150 -0.000100 0.001490 0.001680 -0.000130 -0.000610 0.002870 0.000480 -0.000130 0.001400 -0.000780 ∑

−

Ralat parameter impak b

=

∑( − )2

=

0.000033432

(m)

= 0,001 m

Nilai parameter impak b adalah b = (0,071 ± 0,001) m.

(m2)

− (m2) 0.000001877 0.000001020 0.000001932 0.000000012 0.000009986 0.000001877 0.000000212 0.000000022 0.000000010 0.000002220 0.000002822 0.000000017 0.000000372 0.000008237 0.000000230 0.000000017 0.000001960 0.000000608 0.000033432

73


Lampiran 3. Hasil analisa data ketika b tetap Data 1

Data 2

74


Data 3

Data 4

75


Data 5

Data 6

76


Data 7

Data 8

77


Data 9

Data 10

78


Data 11

Data 12

79


Data 13

Data 14

80


Data 15

Data 16

81


Data 17

Data 18

82


83

Lampiran 4. Perhitungan hasil dan ralat konstanta hamburan ketika H tetap Ralat untuk konstanta hamburan ketika H tetap =

=

,

= 3125

Nilai gradien yang diperoleh dari grafik hubungan antara cot( ) terhadap b ketika H -1

dibuat tetap pada (0,024±0,001) m adalah (75± 2) m . Ralat untuk konstanta hamburan ketika H tetap untuk setiap nilai b yang berbeda diperoleh dengan cara sebagai berikut: ∆

∆ = 0,049

=

+

= 0,049 3125

=

= 155

, ,

+

= 0,049

Nilai konstanta hamburan ketika H tetap yaitu 0,024 m untuk setiap nilai b yang berbeda adalah = (3125 ± 155)

.


84

Lampiran 5. Perhitungan hasil dan ralat konstanta hamburan ketika b tetap Ralat untuk konstanta hamburan ketika H tetap =

=

,

= 6676

Nilai gradien yang diperoleh dari grafik hubungan antara cot( ) terhadap H ketika b -1

dibuat tetap pada (0,071 ± 0,001) m.adalah (474 ± 13) m . Ralat untuk konstanta hamburan ketika b tetap untuk setiap nilai H yang berbeda diperoleh dengan cara sebagai berikut: ∆

∆ = 0,031

=

+

= 0,031 6676

=

= 207

, ,

+

= 0,031

Nilai konstanta hamburan ketika b tetap yaitu (0,071 ± 0,001) m untuk setiap nilai H yang berbeda adalah = (6676 ± 207)

.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

Recommend Documents