plagiat merupakan tindakan tidak terpuji - … · mulai bergerak sampai melewati bukit plastik...

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIPLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

i

MODEL HAMBURAN PARTIKEL ALFA RUTHERFORD DAN


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


iv

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


vii

ABSTRAK

MODEL HAMBURAN PARTIKEL ALFARUTHERFORD DAN


Telah dilakukan eksperimen model hamburan partikel alfa Rutherford danpengukuran nilai konstanta hamburan yang diperagakan oleh kelereng yangbergerak 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 darimulai bergerak sampai melewati bukit plastik direkam menggunakan kameravideo. Sudut hamburan dan parameter impak diperoleh dari hasil analisis videomenggunakan software LoggerPro. Sudut hamburan dipengaruhi oleh nilaiparameter impak b dan ketinggian awal kelereng H. Sudut hamburan berbandingterbalik dengan parameter impak dan ketinggian awal kelereng. Sudut hamburandigunakan untuk menentukan nilai konstanta hamburan. Konstanta hamburanyang diperoleh ketika H tetap untuk setiap nilai b yang berbeda adalah(3125 ±155) . Sedangkan konstanta hamburan yang diperoleh ketika b tetap untuksetiap nilaiHyang berbeda adalah(6676 ± 207) .

Kata kunci:model hamburan partikel alfa, hamburan partikel alfa Rutherford,sudut hamburan, parameter impak, ketinggian awal kelereng, konstantahamburan.


viii

ABSTRACT

ALFA RUTHERHFORD PARTICLE SCATTERING MODEL AND

SCATTERING CONSTANTS MEASUREMENT.

Alfa Rutherford particle scattering model experiment and scatteringconstants value measurement which were demonstrated by marble which weremoving 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 themarble from start moving until passing the plastic hill was recorded by videocamera. Scattering angle and impact parameter were obtained from the videoanalysis result using LoggerPro software. Scattering angle was influenced byimpact parameter value band marble initial heightH. Scattering angle inverselyproportional with impact parameter and marble initial height. Scattering angle wasused to determine scattering constants value. Scattering constants which wasobtained when H was constant for each value of bwhich was different was(3125 ± 155) . Whereas, scattering constants which was obtained when bisconstant 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, scatteringconstants.


ix

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.


x

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.


xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL……………………………………………………………….

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

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

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

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

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH

UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS……………………………………….…

ABSTRAK……………………………………………………………………...…

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

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

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

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

DAFTAR GAMBAR………………………………………………………………

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang……………………………………………………...…

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

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

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

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

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

BAB II DASAR TEORI

A. Hamburan Partikel Alfa Rutherford..………………………………...…

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

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

A. Persiapan Alat……………………………………………………….…

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

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

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

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil.........................................................................................................

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

i

ii

iii

iv

v

vi

vii

viii

ix

xi

xiii

xiv

1

4

4

5

5

6

7

14

18

23

28

33

34

35


xii

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

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

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

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan……………………………………………………………..

B. Saran ………………………………………………………………..…

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

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

36

46

51

59

60

61

62


xiii

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….…………………. 43

TABEL 4.3 Sudut hamburan yang diperoleh ketika nilai b tetap yaitu

(0,071 ± 0,001) m untuk setiap nilai H yang

berbeda.……………………........................................................ 47

TABEL 4.4 Besarnya nilai untuk menentukan nilai konstanta

hamburan pada model hamburan partikel alfa ketika nilai H

tetap untuk berbagai nilai b yang berbeda pada set pertama…… 48


hamburan pada model hamburan partikel alfa ketika nilai H

tetap untuk berbagai nilai b yang berbeda pada set kedua...…… 49


hamburan ketika nilai b tetap yaitu (0,071 ± 0,001) m untuk

setiap nilai H yang berbeda…………………………………….. 51


xiv

DAFTAR GAMBAR

GAMBAR 2.1 Model atom Thomson..........……..................................... 1

GAMBAR 2.2 Susunan alat eksperimen hamburan partikel alfa

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.. 16

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……………… 20

GAMBAR 3.4 Susunan alat eksperimen model hamburan partikel alfa

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……………………………………………... 24

GAMBAR 3.7 Ikon “set scale”untuk menentukan ukuran 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…………………... 26

GAMBAR 3.11 Tampilan pada LoggerPro setelah meng-klik ikon

“curve fit”………………………………………………. 27


xv

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…… 30

GAMBAR 3.16 Ikon “photo distance ” untuk mengukur jarak kelereng

terhadap inti…………………………………………….. 30

GAMBAR 3.17 A: Ikon “examine ” untuk mengetahui posisi kelereng

saat mulai berbelok.

B: Ikon “liner fit” untuk fit data menjadi linier………… 31

GAMBAR 4.1 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 …...… 43

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.............................................................................. 44

GAMBAR 4.10 Grafik posisi Y terhadap X ketika H sebesar

0,024m.............................................................................. 45

GAMBAR 4.11 Grafik hubungan cot( ) terhadap b ketika H = 0,024m... 48

GAMBAR 4.12 Grafik hubungan cot( ) terhadap H ketika b= 0,071m... 50


1

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


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. Dalam eksperimen-eksperimen fisika biasanya

menggunakan kertas 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.


6

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


7

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.


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 garis-

garis 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 satu-

satunya 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

= (2.3)

dimana c = , 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 = = . Pada jarak rmin, kecepatan partikel alfa adalah vmin dan

berlaku:

= + = (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 adalah sudut

hamburan. Karena Impuls ∫ berarah sama dengan arah perubahan

momentum ∆ seperti gambar 2.5 maka besarannya sama dengan

∆ = |∫ | = ∫ cos (2.6)

dengan 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)


= (2.11)

dimana = , adalah konstanta.

Dari persamaan (2.11) diketahui bahwa nilai dari berbanding lurus

dengan energi kinetik dan parameter impak.


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)


15

dimana = , 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 adalah= 2 (2.16)

dimana 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)


= (2.20)

dimana = , 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 berbanding lurus ketinggian awal kelereng

dan parameter impak.


18

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:


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.

Gambar 3.3. Nama pada setiap garis di kertas manila.

Set pertama

Set kedua


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

A

B

C

D

FEG

HI

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

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

Keterangan Gambar

A: Tripot

B: Statif

C: Kamera

D: Kelereng

E: Peluncur

F: Bukit plastik

G: Acuan

H: Kertas karton

I: Kertas manila


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.


31

Gambar 3.17. A: Ikon “examine ” untuk mengetahui posisi kelereng saatlintasannya 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

A B


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 (3.2)

dimana m adalah gradien yang diperoleh dari grafik dan adalah sudut

hamburannya. Sedangkan untuk menentukan sudut hamburan ketika

kelereng terhambur dengan sudut lebih dari 90° yaitu= 180 − (3.3)

dimana = sudut hamburan= tanm = 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).


33

Penentukan nilai konstanta hamburan ketika H tetap, grafiknya

merupakan grafik hubungan antara cot terhadap b. Sedangkan penentuan

nilai konstanta hamburan ketika b tetap, grafiknya merupakan grafik

hubungan antara cot 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

cot =nilai gradiennya m = H, sehingga nilai konstantanya= (3.4)

2) Cara mencari nilai k ketika b tetap dan H berubah-ubah

Dengan menggunakan persamaan (2.20) yaitu

cot =nilai gradiennya m = b, sehingga nilai konstantanya= (3.5)


34

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.


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

menggunakan persamaan (3.2).

Dengan ketinggian awal kelereng yang tetap, 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 setiapnilai b yang berbeda pada set pertama.

No. b (m) (°)1 0,006586 151,832 0,014880 96,263 0,028790 55,704 0,037120 46,365 0,048380 35,856 0,056740 29,487 0,067430 23,618 0,076370 22,149 0,086890 17,7910 0,098060 16,21


42

Tabel 4.2. Sudut hamburan yang diperoleh ketika nilai H tetap untuk setiapnilai b yang berbeda pada set kedua.

No. b (m) (°)A 0,005475 132,04B 0,013910 107,05C 0,024840 75,08D 0,034130 54,15E 0,043750 42,14F 0,053100 32,65G 0,062880 27,10H 0,072420 23,06I 0,081710 18,37J 0,091660 17,85K 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, titik-

titik 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 3,022 0,089 3,253 0,084 3,544 0,079 3,615 0,074 3,956 0,069 4,187 0,064 4,598 0,059 5,159 0,054 5,6510 0,049 7,3311 0,044 8,1912 0,039 11,4413 0,034 12,4814 0,029 19,3915 0,024 26,3216 0,019 43,1817 0,014 50,2118 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 byang berbeda pada set pertama.

No. b (m) cot( )1 0,006586 0,2502 0,014880 0,8963 0,028790 1,8974 0,037120 2,3355 0,048380 3,0926 0,056740 3,8017 0,067430 4,7868 0,076370 5,1119 0,086890 6,39310 0,098060 7,026


48


pada model hamburan partikel alfa ketika nilai H tetap untuk berbagai nilai byang berbeda pada set kedua.

No. b (m) cot( )A 0,005475 0,444B 0,013910 0,739C 0,024840 1,301D 0,034130 1,956E 0,043750 2,595F 0,053100 3,415G 0,062880 4,149H 0,072420 4,902I 0,081710 6,187J 0,091660 6,371K 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 hubungancot( ) 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 untuk setiap nilai b yang berbeda adalah(3125 ± 155) . 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


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

No. H (m) cot( )1 0,094 37,9352 0,089 35,3583 0,084 32,3604 0,079 31,8215 0,074 29,0726 0,069 27,4027 0,064 25,0068 0,059 22,2799 0,054 20,30110 0,049 15,63311 0,044 13,98412 0,039 9,98313 0,034 9,14514 0,029 5,85615 0,024 4,27616 0,019 2,52717 0,014 2,13418 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 antaracot( ) 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 yang

diperoleh sebesar (3125 ± 155) .


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


58

dan ketinggian awal kelereng dan nilai 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.


59

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) . Nilai

konstanta hamburan ketika b tetap adalah (6676 ± 207) m-2.


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.


61

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.


62

LAMPIRAN

Lampiran 1. Hasil analisa data ketika H tetap

Data 1 Data 2


63

Data 3 Data 4


64

Data 5 Data 6


65

Data 7 Data 8


66

Data 9 Data 10


67

Data A Data B


68

Data C Data D


69

Data E Data F


70

Data G Data H


71

Data I Data J


72

Data K


73

Lampiran 2. Perhitungan terhadap parameter impak b

No. H (m) (m) (m) − (m) − (m2)1 0,094 0,06995 0,07132 -0.001370 0.0000018772 0,089 0,07233 0,07132 0.001010 0.0000010203 0,084 0,06993 0,07132 -0.001390 0.0000019324 0,079 0,07121 0,07132 -0.000110 0.0000000125 0,074 0,06816 0,07132 -0.003160 0.0000099866 0,069 0,06995 0,07132 -0.001370 0.0000018777 0,064 0,07178 0,07132 0.000460 0.0000002128 0,059 0,07117 0,07132 -0.000150 0.0000000229 0,054 0,07122 0,07132 -0.000100 0.00000001010 0,049 0,07281 0,07132 0.001490 0.00000222011 0,044 0,07300 0,07132 0.001680 0.00000282212 0,039 0,07119 0,07132 -0.000130 0.00000001713 0,034 0,07071 0,07132 -0.000610 0.00000037214 0,029 0,07419 0,07132 0.002870 0.00000823715 0,024 0,07180 0,07132 0.000480 0.00000023016 0,019 0,07119 0,07132 -0.000130 0.00000001717 0,014 0,07272 0,07132 0.001400 0.00000196018 0,009 0,07054 0,07132 -0.000780 0.000000608∑ − (m2) 0.000033432

Ralat parameter impak b= ∑( − )2 = 0.000033432 = 0,001 m

Nilai parameter impak b adalah

b = (0,071 ± 0,001) m.


74

Lampiran 3. Hasil analisa data ketika b tetap

Data 1 Data 2


75

Data 3 Data 4


76

Data 5 Data 6


77

Data 7 Data 8


78

Data 9 Data 10


79

Data 11 Data 12


80

Data 13 Data 14


81

Data 15 Data 16


82

Data 17 Data 18


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

dibuat tetap pada (0,024±0,001) m adalah (75± 2) m-1. Ralat untuk konstanta hamburan

ketika H tetap untuk setiap nilai b yang berbeda diperoleh dengan cara sebagai berikut:

∆= + = + ,, = 0,049

∆ = 0,049 = 0,049 3125 = 155Nilai 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

dibuat tetap pada (0,071 ± 0,001) m.adalah (474 ± 13) m-1. Ralat untuk konstanta

hamburan ketika b tetap untuk setiap nilai H yang berbeda diperoleh dengan cara sebagai

berikut:

∆= + = + ,, = 0,031

∆ = 0,031 = 0,031 6676 = 207Nilai 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 - … · mulai bergerak sampai melewati bukit plastik...

Documents