Study with the several resources on Docsity
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Prepare for your exams
Study with the several resources on Docsity
Earn points to download
Earn points by helping other students or get them with a premium plan
Community
Ask the community for help and clear up your study doubts
Discover the best universities in your country according to Docsity users
Free resources
Download our free guides on studying techniques, anxiety management strategies, and thesis advice from Docsity tutors
File tersebut merupakan laporan laboratorium Fisika Modern Tetesan Minyak Millikan pada tahun 2022
Typology: Lab Reports
1 / 38
This page cannot be seen from the preview
Don't miss anything!
On special offer
UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR
HARI/TANGGAL PRAKTIKUM : Selasa/29 Maret 2022
ASISTEN : Afni Nurfadhilah
NAMA : Nurul Husnah
NIM : 200103501019
KELAS/KELOMPOK : A/
ANGGOTA KELOMPOK : 1. Aulia Cahyani
**2. Ayu Zaskiah
Contents EKSPERIMEN FISIKA MODERN...................................................................................ii UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR...............................................................................ii DAFTAR ISI......................................................................................................................ii
ii
Elektron merupakan suatu inti atom yang bermuatan negatif biasanya
ditulis dengan simbol e
sehingga dipercayai sebagai partikel elementer. Elementer merupakan muatan
terkecil dimana nilai e dan nilai m dalam suatu elektron secara terpisah.
Muatan elementer atau partikel elementer juga merupakan partikel dasar
sebagai penyusun alam semesta.
Percobaan tetes minyak millikan adalah percobaan yang menggunakan
minyak untuk menentukan nilai muatan elementer elektron sehingga dapat
menunjukkan bahwa elektron berfsifat disikrit. Disikrit yaitu gaya ke bawah
yang terjadi pada tetesan minyak yang merupakan nilai kecepatan ke bawah
(v 1
) yang terjadi akibat adanya gaya grafitasi (g) dalam waktu bersamaan
tetesan minyak juga mengalami gaya stokes (F s
) ketika minyak telah
diatomizer. Selanjutnya, diberikan beda potensial atau tegangan pada plat
ketika tetesan minyak berada diantara keduanya sehingga gerak tetesan
minyak ke atas (v 2
Pada era Yunani, Democritus menyatakan bahwa atom merupakan bagian
terkecil dari materi yang sudah tidak dapat dibagi-bagi lagi. Hingga pada tahun
1897, JJ Thomson menggunakan tabung sinar katoda untuk menentukan rasio
(e/m) elektron = 1,759 x 10
8
C/gr. Dari hasil penelitian Thomson tersebut
belum menentukan nilai e/m secara terpisah, hingga Robert Andrews Millikan
melakukan penemuan yang luar biasa yaitu melalui percobaan tetes minyak
untuk menemukan muatan e = 1,902 x
C dan m=9,11x
kg untuk suatu
elektron. Peralatan Robert Millikan yang digunakan yaitu terdiri dari dua
lempeng logam yang dipasang secara paralel, penyemprot minyak yang
terdapat lubang kecil dibagian atas lempengan. Robert Milikan waktu itu
menggunakan sinar X-Ray untuk mengionkan udara di dalam ruangan.
Atom terbentuk dari partikel yang bermuatan negatif atau elektron bergerak
mengeilingi inti. Sedangkan partikel yang bermuatan positif terkumpul pada inti
atom. Kata elektron yang diciptakan pada tahun 1894 berasal dari istilah daya
listrik yang diperkenalkan oleh William Gilbert. Asalnya ialah ήλεκτρον
(elektron), sepatah perkataan Greek yang berarti ambar. Elektron adalah suatu
partikel dasar sub atom yang memiliki massa 9.11 × 10
− 31
Kg yang bermuatan
negatif sebesar −1.6 × 10
− 19
C. Elektron mempunyai putaran-1/2 lepton, tidak
terkait dengan interaksi kuat dan tidak mempunyai substruktur. Bersama-sama
dengan nukleus atom, elektron menyusun atom-atom yang bertanggung jawab
terhadap ikatan kimia. Aliran arus listrik dalam konduktor zat padat disebabkan
oleh pergerakan elektron-elektron dan atau juga hole-hole. Eksperimen yang telah
dilakukan oleh Thomson (1897) dan beberapa eksperimen lainnya telah berhasil
menentukan nilai e/m (1.76 x 10
11
C/kg) untuk elektron. Namun demikian, seiring
berjalannya waktu dibutuhkan untuk menentukan nilai e dan m elektron secara
terpisah. Banyak usaha yang telah dilakukan untuk menentukan muatan elektron,
dan antara eksperimen yang berhasil ialah eksperimen yang dilakukan oleh
Millikan (Halim, 2013).
Pada tahun 1909, Millikan memulai serangkaian eksperimen yang tidak
hanya menunjukkan bahwa muatan terjadi dalam kelipatan bilangan bulat dari
unit dasar, tetapi juga mengukur nilainya hingga sekitar 1 bagian dalam 1000.
Untuk menghilangkan penguapan, ia menggunakan tetesan minyak yang
disemprotkan ke udara kering di antara pelat kapasitor, pada gambar 2.1. Tetesan
ini telah diisi oleh proses penyemprotan, yaitu oleh gesekan pada nosel semprot,
dan selama pengamatan mereka mengambil atau kehilangan muatan tambahan.
Dengan mengalihkan arah medan listrik antara pelat, setetes dapat dipindahkan ke
atas atau ke bawah dan diamati selama beberapa jam. Ketika muatan pada setetes
berubah, kecepatan drop dengan medan "on" juga berubah. Dengan asumsi bahwa
kecepatan terminal jatuh sebanding dengan gaya yang bekerja padanya, pada
percobaan tetesan minyak Millikan memberikan bukti konklusif bahwa muatan
listrik selalu terjadi dalam kelipatan bilangan bulat dari unit fundamental yang
nilainya ditentukan untuk menjadi nilai yang saat ini diterima dalam tinjauan
konsep klasik (Llellyn, 2008).
Dengan mengukur besarnya muatan pada sebuah elektron dan menunjukkan
sifat terkuantisasi dari muatan electron tersebut. Peralatan yang digunakan pada
eksperimennya yaitu seperti pada gambar 2.1 yang berisi dengan dua plat logam
paralel (Serway, 2008).
Gambar 2. 1 Skematis peralatan tetes minyak Millikan.
( Sumber : Serway, 2008)
Eksperimen tetes minyak milikan merupakan percobaan yang menunjukkan
bahwa muatan elektron bersifat diskrit, yaitu gaya arah ke bawah pada tetes
milikan (percepatan ke bawah) akan terhambat oleh suatu gaya stokes (gaya
penghambat). Hal tersebut dapat terjadi ketika minyak milikan jatuh ke udara
yang selanjutnya mengalami percepatan ke bawah akibat dari gaya gravitasi,
sedangkan pada saat yang sama tetes minyak tersebut dihambat oleh gaya stokes.
Kecepatan pada tetes minyak milikan tersebut akan meningkat sampai tercapai
kecepatan stasioner yang disebabkan oleh gaya berat dengan arah ke bawah sama
dengan gaya stokes dengan arah ke atas (Rifai, 2017).
Saat mengamati pergerakan tetesan minyak dalam peralatan yang berisi
pelat yang bermuatan listrik dan sumber sinar-X. Sinar-X menjatuhkan elektron
besarnya sama dengan kecepatan tetesan minyak. Gaya-gaya tersebut
digambarkan seperti ada gambar 2.4 (Aini, 2015).
Viskositas adalah ukuran yang menyatakan kekentalan suatu fluida yang
menyatakan besar kecilnya gesekan dalam fluida.Semakin besar viskositas fluida,
maka semakin sulit suatu fluida untuk mengalir dan juga menunjukan semakin
sulit suatu benda bergerak dalam fluida tersebut (Ariyanti dan Agus, 2010).
Viskositas dalam zat cair yang berperan adalah gayakohesi antar partikel zat
cair. Sedangkan dalam zat gas, viskositas disebabkan oleh tumbukan antara
molekul (Yulianti dan Lumbantoruan, 2016).
Viskositas merupakan suatu gaya gesekan antara molekul-molekul yang
menyusun suatu fluida. Di antara salah satu sifat zat cair adalah kental (viscous)
dimana zat cair memiliki koefisien kekentalan yang berbeda-beda pada setiap
fluida. Ada dua macam jenis viskositas, diantaranya viskositas dinamis dan
viskositas kinematis. Viskositas kinematis merupakan perbandingan viskositas
dinamis terhadap massa jenis fluida. Viskositas dinamis seringkali disebut
viskositas yang merupakan kecenderungan melawan aliran. Satuan untuk
viskositas dinamis adalah Pa.s atau Ns/m2 atau kg/m.s. Sedangkan satuan untuk
viskositas kinematis adalah m2/s atau Stoke (Ardiansyah, 2017).
Saat tetesan minyak tersebut mencapai kecepatan terminalnya (v), dua gaya
(gaya viskositas dan gaya berat gravitasi) tersebut akan senilai satu sama lain dan
membentuk persamaan (2.1) berikut:
m x g = Fd ..........................................................................................................(2.1)
Jika kedua plat diberikan medan listrik di antara pelatpelat tersebut, dengan pelat
atas memiliki potensial yang lebih besar daripada plat yang di bawah. Pada kasus
ini, muncul gaya ketiga yaitu gaya qE yang bertindak sebagai muatan tetesan
minyak. Karena q bermuatan negatif dan E secara langsng mengarah ke bawah,
gaya listrik qE ini secara langsung ke atas seperti pada gambar 2.4 (b) Jika gaya
ini sangat kuat, tetesan minyak tersebut akan bergerak ke atas dan Fd’ bergerak ke
bawah. Saat gaya listrik ke atas qE sebanding dengan jumlah gaya berat gravitasi
mg dan Fd’, butiran minyak tersebut akan mencapai kecepatan terminal yang baru
(v’) ke atas (Aini, 2015).
Gambar 2. 4 Diagram gaya tetesan minyak Millikan
( Sumber : fisika-ok3.com)
Dengan medan listrik yang menyala, tetesan tersebut tampak seperti bintang
yang bersinar dengan latar belakang yang gelap dan kecepatan jatuhnya dapat
ditentukan. Dari hasil eksperimen tersebut, mereka menemukan bahwa semua
tetesan dengan persisi sekitar 1% memiliki aquel ke beberapa bilangan bulat dari
muatan dasar elektron, dimana:
q = ne n = 0, -1, -2, -3 ..........………………..........................................………(2.2)
Dimana percobaan 1,60x 10
C. Millikan menghasilkan bukti konklusif bahwa
muatan terkuantisasi (Serway, 2008).
Dengan mematikan medan listrik, Millikan mengukur massa tetesan yang
bermuatan negatif dari kecepatan jatuhnya. Kemudian, dengan menyesuaikan
kekuatan medan, dia membuat droplet lambat dan menggantung, yang
memungkinkan dia untuk mengukur muatan totalnya (Hidayanti, 2021).
Penemuan bahwa ia dapat melihat tetesan-tetesan individu dan bahwa
tetesan-tetesan yang tersuspensi dalam medan listrik vertikal kadang bergerak ke
atas atau ke bawah, terbukti karena mereka mengambil ion positif atau negatif,
mengarah pada kemungkinan pengamatan muatan ion tunggal (Llellyn, 2008).
Sebuah tetesan minyak berjasi-jari r 0
yang mengalami pergerakan dengan
kecepatan (v) hingga memenuhi hukum stokes dalam medium yang memiliki
koefisien viskositas ( ). Gaya yang bekerja saat tetesan minyak ke bawah berlaku
persamaan 2.3 berikut:
1
π r 0
v 1
nilai e dan m dalam kedua uji coba tersebut menjadi sebab utama terbentuknya
kesalahpahaman konsep bahwa ”electron adalah partikel”. Biasanya suatu sistem
fisis yang dapat dihitung massa, ini bermakna sistem tersebut merupakan suatu
partikel yang mempunyai kecepatan dan momentum yang merupakan ciri-ciri
utama suatu partikel (Halim, 2013).
Millikan mengatakan tentang hasil penemuannya bahwa "Tidak ditemukan
kemungkinan untuk menyeimbangkan awan seperti yang telah direncanakan
semula, tetapi ditemukan mungkin untuk melakukan sesuatu yang jauh lebih baik:
yaitu, menahan tetesan bermuatan individu yang ditangguhkan oleh lapangan
untuk periode yang bervariasi dari 30 hingga 60 detik. Saya tidak pernah benar-
benar menghitung waktu jatuh yang berlangsung lebih dari 45 detik, meskipun
saya telah beberapa kali mengamati penurunan yang menurut penilaian saya
berlangsung jauh lebih lama dari ini. Tetesan yang ditemukan mungkin untuk
diseimbangkan oleh medan listrik selalu membawa banyak muatan, dan kesulitan
yang dialami dalam menyeimbangkan penurunan seperti itu kurang dari yang
telah diantisipasi” (Llellyn, 2008).
Telah dilakukan eksperimen yang berjudul Penentuan Muatan Elementer
Elektron Dengan Percobaan Tetes Minyak Millikan yang dilakukan di Laborat
orium Fisika Modern Jurusan Fisika, Fakultas MIPA Universitas Negeri
Makassar, pada hari Selasa tanggal 29 Maret 2022, pukul 13.00-17.00 WITA.
a. Tegangan U (V)
b. Jarak tempuh tanpa medan listik s 1
(mm),
c. Jarak tempuh dengan medan listrik s 2
(mm)
d. Waktu tempuh jatuh bebas t
1
(s)
e. Waktu tempuh bergerak ke atas t 2
(s)
a. Kecepatan jatuh bebas v 1
(m/s)
b. Kecepatan ke atas v 2
(m/s)
c. Jari-jari tanpa faktor koreksi r 0
(m)
d. Jari-jari dengan faktor koreksi r (m)
e. Muatan tanpa faktor koreksi q 0
f. Muatan dengan faktor koreksi q ( C )
g. Jumlah elektron n
h. Muatan elementer elektron e ( C )
d. Jari-jari dengan faktor koreksi ( r ) merupakan jari-jari tetesan minyak
saat bergerak ke atas dimana tetes minyak dengan pengaruh medan
listrik dengan satuan meter (m).
e. Muatan tanpa faktor koreksi ( q 0
) merupakan muatan tetesan minyak
yang tidak bergantung pada tekanan udara ( p ) dengan satuan
coulomb ( C ).
f. Muatan dengan faktor koreksi ( q ) merupakan muatan tetesan minyak
yang bergantung pada tekanan udara ( p ) dengan satuan coulomb ( C ).
g. Jumlah elektron ( n ) merupakan banyaknya elektron dalam satu
tetesan minyak dari hasil pembagian kelipatan bilangan bulat muatan
elektron dengan nilai muatan elektron e secara teori
h. Muatan elementer elektron ( e ) merupakan muatan terkecil yang
dimiliki oleh sebuah partikel elektron dengan satuan coulomb ( C ).
dilihat dengan jelas skala mikrometer.
potensiometer secara perlahan pada tegangan 520V.
tetesan minyak yang dipilih naik dengan kecepatan sekitar 1-2 tanda
skala per detik
posisi off.
menekan saklar t pada posisi on sehingga menjalankan waktu t pada
timer box dan diamati tetesan minyak jatuh melalui 20 tanda skala
diukur secara otomatis.
ditekan saklar U ke posisi off. Dilakukan perhitungan sampai 5 kali
geraka jatuh dan naik.
, waktu naik t 2
, dan
tegangan U.
Prinsip kerja pada eksperimen menentukan muatan elementer minyak
Millikan ada 2 yaitu atomisasi dan ionisasi. Atomisasi terjadi ketika minyak
tersebut menjadi butiran yang sangat kecil atau mengalami cacahan setelah
dipijat atomizer. Tetesan minyak kemudian masuk kedalam chamber berisi
udara yang diberi cahaya maka butiran minyak mengalami ionisasi dengan
udara yang terkena cahaya sehingga menyebabkan minyak bermuatan tidak
netral, maka butiran minyak akan mengalami gerak jatuh bebas. Ketika pelat
kapasitor dialiri tegangan maka tetesan minyak mengalami gerak naik akibat
muatan butiran minyak yang di tarik oleh plat kapasitor. Setiap proses
tersebut diamati gerak butiran minyak menggunakan mikroskop.
a. Menghitung waktu tempuh rata rata tetesan minyak jatuh ke bawah
t =
t
1
2
3
4
5
Analisis Ketidakpastian mutlak
δ
i
|
t − t
i
| ............................................................................ (3.2)
δ − δ max ¿ Δt ....................................................................... (3.3)
Kesalahan Relatif :
∆ t
t
Angka Berarti
AB = 1 −log
(
∆ t
t
)
b. Menghitung kecepatan tetesan minyak ke bawah (tanpa medan listrik)
Angka Berarti
AB = 1 −log
∆ r
0
r
0
e. Menghitung muatan elementer (tanpa faktor koreksi)
q
0
6 π r
0
d ( v
1
2
Analisis Ketidakpastian mutlak
∆ q
0
∆ r
0
r
0
∆ v
1
v
1
2
∆ v
2
v
1
2
q
0
Kesalahan Relatif
∆ q
0
q
0
Angka Berarti
AB = 1 −log
∆ q
0
q
0
f. Menghitung jari –jari tetesan minyak (dengan faktor koreksi)
r =
r
0
2
2
1 / 2
Analisis Ketidakpastian mutlak
∆ r =
r
0
r
0
2
2
− 1
2
∆ r
0
r
0
2
2
1
2
r .........................................................
Kesalahan Relatif
∆ r
r
Angka Berarti
AB = 1 −log
(
∆ r
r
)
g. Menghitung muatan elementer (dengan faktor koreksi)
q =
q
0
(
r
)
3
2
Analisis Ketidakpastian Mutlak
∆ q =
(
|
∆ q
0
q
0
|
|
∆ r
r
2
r
|
)
q
Kesalahan Relatif
∆ q
q
Angka Berarti
AB = 1 −log
(
∆ q
q
)
h. Menentukan jumlah elektron yang terkandung pada tetesan minyak
n =
q
e
i. Menentukan muatan elektron pada tetesan minyak
e
p
q
n
j. Menentukan jumlah muatan elektron total pada tetesan minyak
e
p
∑
i = 1
e
e
pi
n
e
p
e
p 1
p 2
p 3
p 4
p 5
k. Menghitung presentase kesalahan pada nilai e yang diperoleh secara
praktikum
%diff =
|
e teori − e praktikum
e teori + e praktikum
|
x 100%.......................................... (3.44)
