laporan praktikum

Percobaan A1 SINAR KATODA I.

Latar Belakang

Tabung sinar katoda (Cathode Ray Tube atau CRT) banyak digunakan dalam layar komputer, monitor video, televisi dan osiloskop. Tabung sinar katoda adalah tabung hampa udara yang dibuat dengan memanfaatkan teknik pevakuman Geisler yang dapat memancarkan elektron dalam bentuk sinar katoda sebagai sinar hijau ketika saklar dihubungkan. Percobaan ini dilakukan oleh Julius plocker. Kemudian peristiwa ini dijelaskan oleh Sir William Crockes pada tahun 1879 yang berhasil menunjukkan bahwa sinar katoda adalah berkas sinar bermuatan negatif yang oleh Thompson disebut sebagai elektron. Dari uraian diatas diharapkan praktikan mampu mengetahui tentang fenomena sinar katoda lebih mendalam. II. 1. 2. 3. III.

Tujuan Mengetahui proses terjadinya sinar katoda Menjelaskan fenomena yang terjadi pada tabung sinar katoda pada berbagai tekanan dalam tabung Menjelaskan fenomena sinar kanal Dasar Teori

Pada tahun 1897, fisikawan Inggris J. J. Thomson (1856-1940) bereksperimen dengan alat yang disebut tabung sinar katoda, di mana arus listrik dilewatkan melalui gas pada tekanan rendah. Sebuah tabung sinar katoda terdiri dari tabung gelas tertutup dipasang di kedua ujungnya dengan disk logam yang disebut elektroda. Elektroda tersebut kemudian dihubungkan ke sumber listrik. Salah satu elektroda, yang disebut anoda, menjadi bermuatan positif sedangkan elektroda lainnya, disebut katoda, menjadi bermuatan negatif. Sebuah sinar cahaya (sinar katoda) melakukan perjalanan dari katoda ke anoda. Investigasi awal oleh Sir William Crookes dan lain-lain telah dilakukan untuk menentukan sifat sinar katoda ini. Thomson memodifikasi dan memperluas percobaan ini dalam upaya untuk mempelajari sinar misterius. Dia menemukan dua hal, yang mendukung hipotesis bahwa sinar katoda terdiri dari aliran partikel. (Crookes,1878) Ketika sebuah benda ditempatkan antara katoda dan ujung tabung, itu membentuk bayangan pada kaca. Sebuah tabung sinar katoda dibangun dengan rel logam kecil antara dua elektroda. Melekat pada rel adalah roda dayung yang mampu berputar di sepanjang rel. Setelah memulai tabung sinar katoda, roda berputar dari katoda menuju anoda. Hal ini membuktikan bahwa sinar katoda terbuat dari partikel-partikel yang harus memiliki massa. Crooke pertama kali mengamati fenomena ini dan menghubungkannya dengan tekanan dengan partikel-partikel ini pada roda. Thomson benar

menduga bahwa partikel-partikel tersebut menghasilkan panas, yang menyebabkan roda berputar. (Thomson. 1903) Dalam rangka untuk menentukan apakah sinar katoda terdiri dari partikel bermuatan, Thomson menggunakan magnet dan piring yang bermuatan untuk membelokkan sinar katoda. Dia mengamati bahwa sinar katoda dibelokkan oleh medan magnet dengan cara yang sama seperti kawat yang membawa arus listrik, yang diketahui bermuatan negatif. Selain itu, sinar katoda dibelokkan menjauh dari piring logam bermuatan negatif dan menuju pelat bermuatan positif. Thomson tahu bahwa muatan yang berlawanan akan tarik menarik satu sama lain, sementara muatan yang sama akan tolak-menolak satu sama lain. Bersama-sama, hasil dari percobaan tabung sinar katoda menunjukkan bahwa sinar katoda sebenarnya sungai kecil dari partikel bermuatan negatif bergerak dengan kecepatan yang sangat tinggi. Sementara Thomson awalnya menyebut partikel-partikel ini korpuskel, mereka yang kemudian dinamai elektron. (Thomson,1901) Keadaan akan berubah jika udara dalam tabung dikeluarkan sehingga tekanan udara menjadi kecil dan letak-letak molekul udara manjadi renggang. Pada tekanan 4 cm Hg dalam tabung memancarkan cahaya merah-ungu. Cahaya ini akan menghilang sejalan denga semakin kecilnya tekanan. Pada tekanan 0,02 mm Hg udara dalam tabung tidak lagi memancarkan cahaya namun kaca dimuka katoda berpendar kehijauan. Crookes berpendapat bahwa dari katoda dipancarkan sinar yang tidak tampak yang disebut Sinar katoda. Sinar katoda dapat di pelajari karena bersifat memendarkan kaca. Sinar Katoda adalah arus elektron dengan kecepatan tinggi yang keluar dari katoda. Sifat sinar Katoda: 1. Memiliki Energi 2. Memendarkan kaca 3. Membelok dalam medan listrik dan medan magnet. 4. Jika ditembakkan pada logam menghasilkan sinar X 5. Bergerak cepat menurut garis lurus dan keluar tegak lurus dari Katoda. Pada tahun 1886, Eugene Goldstein menemukan proton. Goldstein melakukan percobaan dengan menggunakan tabung sinar katoda (tabung Crookes). Anode (kutub positif) dan katode (kutub negatif) dari tabung tersebut dihubungkan dengan sumber arus listrik bertegangan tinggi. Dari percobaan tersebut diperoleh fakta bahwa jika katoda tidak diberi lubang, maka ruang di belakang katode gelap. Akan tetapi, jika katode dilubangi dan diisi dengan gas hidrogen yang bertekanan sangat rendah, maka gas di belakang katode berpendar (berfluoresensi). Hal itu disebabkan adanya radiasi sinar yang berasal dari anode dan memijarkan (memendarkan) gas tersebut. Sinar tersebut disebut sinar anode (sinar positif) atau sinar kanal (sinar terusan) atau yang disebut sebagai partikel proton. (Grayson, Michael A.,2002)

Metodologi Percobaan a. Alat dan bahan 1. Tabung katoda 2. Catu daya 3. Pompa vakum 4. Kabel penghubung b. Langkah kerja start

Rangkaian alat, baca petunjuk praktikum

Hidupkan catudaya dan pompa vakum Lakukan percobaan sesuai petunjuk

Ambil gambar

end

IV.

Hasil Percobaan No 1

2

3

Panduan Posisikan tegangan pada kondisi 0 V Naikkan secara perlahan tegangan pada catu daya sampai terjadi suatu fenomena. Catat tegangan pada catu daya saat terjadi fenomena Naikkan terus pengatur tegangan pada catu daya amati perubahan pada display

4

Putar/ kendorkan pengatur tekanan pada posisi tertentu

5

Posisikan pengatur tekanan pada kondisi minimum Dekatkan magnet pada tabung

6

Fenomena Belum terjadi fenomena Terjadi pembetukan sinar warna ungu pada tabung katoda. Dalam hal ini catu daya menunjukkan 1 kV

Fenomena masih sama dengan keadaan 2 dan catu daya menunjukkan angka yang sama dengan no 2 Saat dikendorkan warna pink semakin kentara dan mendominasi pada tabung Cahaya pada tabung hilang Cahaya mengalami pembelokkan.

Keterangan

V.

Analisa Data Sinar katoda merupakan berkas distribusi elektron yang terbentuk di dalam tabung sinar katoda.

Sinar kanar merupakan sinar yang terbentuk oleh anoda. Prinsip dari percobaan ini adalah saat udara dalam tabung divakumkan dan kedua elektroda dialiri listrik maka akan tampak berkas cahaya berwarna keungu-unguan yang berasal dari katoda. Berkas sinar ini merupakan sinar katoda yang terbentuk akibat adanya elektron yang tereksitasi saat katoda dialiri listrik, elektron bertumbukan dengan atom yang terdapat di dalam tabung yang sudah divakumkan. Hal ini menyebabkan terjadinya perpindahan elektron dari kulit atom satu ke kulit atom lainnya (elektron tereksitasi) secara diskrit. sehingga membentuk kolom yang terlihat pada tabung. Gambar susunan pijar muatan atau Glow Discharge

Ruang gelap crookes yaitu ruang gelap yang timbul pada daerah sinar katoda dan pijar negatif Ruang gelap Faraday merupakan bagian gelap yang ada pada tabung katoda berada pada pijar negatif dan kolom positif yanga akan semakin meluas seiring dengan dipompanya udara keluar dari tabung yang menyebar dari katoda menuju anoda. Ketika udara dipompa keluar semuanya sinar katoda akan berjalan menuju anona tanpa penghalang sehingga tidak terjadi interaksi antara elektron dengan atom-atom udara yang mengakibatkan tidak adanya cahaya yang tampak. Sementara tabung sinar katoda merupakan tabung yang di dalamnya terdapat sinar katoda. Sifat-sifat sinar katoda tersebut antara lain : 1. 2.

3. 4. 5. 6.

Sinar katoda dipengaruhi oleh medan magnet dan medan listrik Sinar tersebut bila membentur gelas atau benda tertentu lainnya akan menyebabkan terjadinya fluoresensi (mengeluarkan cahaya). Dari fluoresensi inilah kita bisa melihat sinar, sinar katoda sendiri tidak tampak. Sinar katoda dibelokkan oleh medan listrik dan magnet; sehubungan dengan hal itu diperkirakan partikelnya bermuatan negatif Sifat-sifat dari sinar katoda tidak tergantung dari bahan elektrodanya (besi, platina dsb.) Dapat menghasilkan sinar-X Dapat menghitamkan plat film.

Ketika teganagan pada posisi 0 V di dalam tabung sinar katoda belum terjadi fenomena apapun dikarenakan belum ada aliran elektron yang ada di dalam tabung. Setelah tegangan dinaikan menjadi 1kV terjadi fenomena munculnya sinar katoda dengan warna ungu karena adanya tumbukan elektron dengan atom-atom yang berada di dalam tabung dan terdapat kolomkolom cahaya.

Karena tekanan kecil dan letak molekul udara menjadi renggang. Warna ungu akan menghilang sejalan dengan tekanan yang semakin diperkecil. Ketika pengatur tekanan dikendorkan sinar katoda yang semula terdapat kolom kolom sinar berangsur angsur memudar menjadi sinar kontinu. Seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini

Ketika pengatur tekanan berada di kondisi minimum tidak ada fenomeda yang dapat teramati karena ruang gelap faraday mendominasi isi tabung. Sinar katoda keluar menuju anoda tanpa ada interaksi dengan atom-atom udara sehingga tidak terlihat sinar yang terpendar. Ketika sinar yang kontinu didekankan sebuah magnet maka sinar akan membelok ini di karenakan adanya pengaruh medan magnet pada sinar.yang ditunjukkan oleh gambar dibawah.

VI.

Kesimpulan Dari praktikum yang telah dilakukan praktikan dapat mengetahui beberapa hal seperti

Sinar katoda merupakan sinar yang terbentuk oleh katoda yang dialiri arus. Sinar kanal merupakan sinar positif. Kedua sinar tersebut tidak tersamati jika tidak ada interaksi dengan atomatom udara di dalam tabung katoda. Tekanan di dalam tabung katoda juga mempengaruhi fenomeda yang ada di dalam katoda ketika pengatur tekanan di kendorkan maka akan terbentuk fenomena glow discharge. VII.

Daftar Pustaka Crookes, William.1878. On the illumination of lines of molecular pressure, and the trajectory of molecules. Phil. Trans. 170: 135–164 Grayson, Michael A. 2002. Measuring mass: from positive rays to proteins. Philadelphia: Chemical Heritage Press Thomson, Joseph J. 1903. The Discharge of Electricity through Gasses. USA: Charles Scribner's Sons. Thomson, J. J. 1921. Rays of positive electricity, and their application to chemical analyses 1921. p. 142. Retrieved 2013-04-22.