TOKOH-TOKOH FISIKA PENEMU ATOM
Nies Bohr (1885 - 1962) Penerima Penghargaan Atom Perdamaian PertamaNies Bohr, seorang ilmuwan Fisika berkebangsaan Denmark. Ia lahir di Kompenhagen. Saat ia sekolah sudah menonjol di bidang Fisika. pada tahun 1911, ia menyelesaikan bidang doktor, lalu berkerja di Inggris. Awalnya bersama J.J Thomson di Laboratorium Cavendish. Kemudian di tahun 1912 ia berkerja dengan Rutherford di Universitas Manchester. Kelompok Rutherford saat itu baru saja mengajukan beberapa konsep teori atom yang didasari melalui beberapa percobaan. Salah satunya, Rutherford sendiri yang mengajukan teori model atomnya. Menurut Rutherford, atom terdiri dari muatan positif dan elektron yang mengelilingi. Muatan positif tersebut merupakan inti, yang memiliki massa lebih berat dari elektron. Ini dibuktikan melalui percobaanya, percobaan pengamburan lempeng emas dengan sinar alfa. Nemun menurut teori klasik, elektron yang bergerak seperti itu, akan memancarkan radiasi yang menyebabkan elektron kehilangan energi sehingga lama kelamaan akan jatuh ke inti. Ternyata hal itu tidak terjadi. Untuk menerangan kejanggalan yang terjadi pada teori Rutherford, kemudian Bohr juga mengajukan sebuah teori. Dengan beraninya ia mengajukan teori ini sehingga pada akhirnya membuat teori ini menjadi dasar pemikiran teori atom selanjutnya. Bohr menghubungkan apa yang terjadi pada tahun 1900 oleh Max Planck bahawa enegri itu bersifat tidak terus menerus atau diskontiniu, melainkan hanya dalam beberpa satuan atau quanta. Bohr menyatakan bahwa elektron-elektron bisa mengorbiti inti atom tanpa memancarkan energi tetapi hanya orbit-orbit tertentu saja. Setiap orbit memiliki energi yang berbeda. Sebuah elektron dapat menyerap dan melepaskan energi satu kesatuan energi atau satu kesatuan quantum energi, hanya jika elektron itu meloncati dari daerah suatu orbit. Bohr mengamati spektrum garis dari atom Hidrogen. Hasilnya spektrum garis yang terbentuk berbentuk bersifat diskrit atau putus-putus (diskontiniu), dari sinilah Bohr berani menyimpulkana bahwa elektron mengelilingi inti dengan lintasan berbentuk spiral, sama yang di ajukan oleh Rutherford. Maka energi yang dipancarkan seharusnya bersifat kontiniu. Dari hasil pengamatan tersebut, spektrum garis dari atom yang diskrit menunjukkan bahwa elektron dalam atom hanya beredar dengan lintasan tertentu. Selian itu juga Bohr mencoba menjelaskan kesetabilan inti. Pemikiran Bohr tentang atom mengawali sifat kontiniu materi. Walaupun teori Bohr kemudian di sempurnakn oleh ilmuwan-ilmuwan lain, dengan lahirnya teori mekanika kuantum. Ditemukan orbit-orbit yang berbentuk elip, orbit yang bidangnya membentuk sudut yang berbeda, dan konsep bahwa elektron tidak seperti partikel tetapi juga sebagai gelombang. Berkat penemuanya Bohr pada tahun 1922, menerima hadiah Nobel untuk bidang Fisika. Pada tahun 1916, Bohr kembali ke Universitas Kopenhagen sebagai Profesor, dan tahun 1920 sebuah Universitas khusus yang didirikan untuknya. Disinilah ia menganggap bahwa inti atom sebagai tetesan cairan yang menyerap partikel jika ditembaki dan memancarkan kembali partikel lain. Jika inti termasuk berat maka inti itu akan terbelah. Tahun 1938, ahli Fisika Jerman Otto Hahn dan Fritz Strassmann, membelah Uranium seperti yang di ungkapkan Bohr. Pada tahun 1944 Hahn menerima hadiah Nobel. Namun han terpaksa meninggalkan negaranya, karena tekanan Hilter yangb berkuasa saat itu. Bohr baru menerima berita tentang perkembangan pembelahan Uranium tersebut pada tahun 1939, saat itu ia berangkat ke Amerika Serikat. Di Princeton, ia berkerja sama dengan Hohn A. Wheeler, ia menghitung bahwa yang dipecahkan adalah Isotop uranium-235, sekarang dikenal dengan bahan nuklir. Penyelidikan yang diadakan menjelang pecahnya perang dunia ke II ini mengawali abad energi atom. selam perang Bohr tinggal di Kopenhagen, sampai tahun 1934. Ia diancam akan dipenjarakan karena sifat patriotiknya. Ia bersama keluarganya kemudian melarikan diri ke Swedia, dari Swedia terbanga ke Inggris untuk ke Amerika Serikat di mana ia menyumbangkan keahlianya pemgembangan bom atom. Namun Bohr sangat kawatir akan penguasa tenaga perusak yang begitu dahsyat. Ia mendesak agar semua Negara menganut politik pintu terbuka hingga tidak ada yang merasa unggul karena memiliki suatu senjata rahasia. Selama tahun 1950-an Bohr ikut membantu pembentukan CERN (Pusat Penyelidikan Nuklir Eropa) di Jenewa serta ikut aktif dalam berbagai kegiatan sampai ia meninggal dunia. Di tahun 1957 Bohr menerima penghargaan atom untuk perdamaian pertama dunia.
Ernest Rurherforf (1871 - 1937) Penemu IntiPercobaan yang dilakukan oleh Philip Lenard (1903), dilanjutkan oleh Ernet Rutherford (1911) yang tertarik untuk melakukan percobaan lagi. Hanya saja percobaan yang dilakukan berbeda. Rutherford melakukan percobaan dibantu oleh kedua muridnya, yaitu Hans Geiger dan Ernest Marsden. Percobaan yang dilakukan Rutherford adalah penghamburan sinar alfa (α). Partikel alfa yang bermuatan positif kemudian ditembakkan ke lempeng emas dengan kecepatan 10.000 mil/detik. Sinar alfa yang dipancarkan dari sumbernya berupa zat radioaktif memiliki kecepatan 0,05-0,07 kali kecepatan cahaya. Lembaran emas yang digunakan dalam percobaan ini, karena emas dapat dibuat tipis setebal beberapa atom emas. Partikel alfa yang ditembakkan ke lempeng emas sebagian besar mampu menembus lempeng emas dan sebagian kecil dibelokkan serta dipantulkan kembali. Dari percobaan yang dilakukan oleh Rutherford, maka ia menyimpulkan bahwa:
1. Sebagian besar partikel alfa diteruskan; karena sebagian besar dalam atom merupakan ruang hampa sehingga partikel alfa diteruskan.
2. Sebagian kecil partikel alfa dipantulkan. Hal ini di dalam atom terdapat bagian yang sangat kecil dan padat yang kemudian disebut sebagai inti atom.
3. Sebagian partikel alfa dibelokkan. Hal ini karena muatan inti atomdan partikel alfa adalah muatan sejenis, yaitu positif sehingga membuat partikel alfa dibelokkan.
Teori atom yang dikemukan oleh Rutherford ternyata masih memiliki kekurangan, yaitu:
1.Teori atom Rutherford hanya mampu menjelaskan bahwa elektron-elektron yang beredar mengelilingi inti atom berada dalam ruang hampa, tetapi belum mampu menjelaskan distribusi/persebaran letak elektron secara jelas.
2. Teori atom Rutherford bertentangan dengan teori fisika klasik. Menurut teori fisika klasik, suatu benda yang diputar jika lama kelamaan dia akan kehabisan energi dan akan jatuh keluar. Sama seperti halnya elektron yang di sekelilingi atom akan tarik menarik dengan inti atom yang bermuatan positif, adanya proses tarik-menarik menyebabkan elektron kehilangan energi. Lama-kelamaan elektron jatuh ke inti akan jatuh ke inti atom. hal ini menunjukkan atom bersifat tidak stabil. Pada kenyataanya, elektron di dalam atom tidak pernah jatuh ke inti atom dan atom bersifat stabil.
Selain terdapat kekurangan, kelebihan dari teori Rutherford adalah:
1. Mampu menunjukkan keberadaan inti atom dan ruang kosong di dalam atom.
2. Dapat menjelaskan terjadinya hamburan sinar alfa yang bermuatan positif.
Berdasarkan kelemahan teori atom Rutherford tersebut, membuat para ilmuwan berpikir lebih keras lagi. Sehingga pada tahun 1913 permasalahan yang muncul tentang model ato dapat dopecahkan oleh ilmuwan Denmark oleh Nies Bohr.
J. J Thomson (1856 - 1940) Menemukan Elektron Setelah teori dan model atom Dalton digunakan ± 100 tahun, muncul teori dan model atom yang baru. Teori ini disebut teori model atom Thomson. Model atom yang dikemukan oleh Joseph John Thomson di awali dengan percobaan tabung sinar katode. Percobaan ini bersifat kuantitatif dengan mengamai pengaruh medan magnet dan medan listrik pada sinar katoda. Adanya pengaruh tersebut mengakibatkan sinar katoda mengalami pembelokan ke arah plat logam positif. Pembelokkan tersebut menyakinkan bahwa sinar katoda bermuatan negatif yang membuat kedua muatan bertemu.
Thomson berhasil menghitung perbandingan e/m, dimana e adalah muatan dan m adalah massa. Nilai e/m dapat dihitung beradasarkan data banyaknya sinar yang dapat dibelokkan oleh medan magnet dan energi yang dibawa. Thomson mengumpulkan data nilai e/m menggunakan tabung dan gas yang berbeda-beda. Nilai e/m tenyata selalu sama, yaitu sebesar 1,76 x 108 Coulomb/gram. Dari hasil pengamatan tersebut, Thomson menyimpulkan bahwa sinar katoda adalah berkas partikel yang bermuatan negatif, yang selanjutnya disebut dengan elektron dan ada disetiap materi. Adanya Plat logam yang bermuatan positif (anoda) yang membuat sinar katoda membelok. Sehingga 1898, J. J Thomson membuat satu model atom. ia berasumasi bahwa massa elektron lebih kecil dari pada massa atom dan merupakan penyusun atom. menurut Thomson: “Atom terbentuk bulat di mana muatan listrik positif yang tersebar merata dalam atom di netralkan oleh elektron-elektron yang bermuatan negatif yang berada diantara muatan positif. Elektron-elektron dalam atom diumpamakan seperti butiran kismis dalam roti.”
Asumasi bahwa massa elektron lebih kecil dari massa atom terbukti setelah Robert Millikan di tahun 1909 melakukan percobaan yang dikenal dengan percobaan tetes minyak millikan. Hasilnya adalah massa elektron ternyata sebesar 9,1 x 10-31 kg atau ̴ 1.837 dari massa atom terkecil, yakni atom hidrogen. Dengan demikian jelaslah bahwa elektron adalah penyusun suatu atom yang menyusun suatu materi. Pada kenyataanya elektron tidak tersebar merata pada muatan positif. Pernyataan ini dikemukan oleh Philipp Lenard. Philip (1862-1947) melakukan percobaan dengan menggunakan tabung sinar katoda yang telah dimodifikasi dengan lempeng aluminium yang tipis, hasilnya tidak sesuai apa yang di dapat oleh J.J Thomson. Elektron berupa sinar katoda tidak dibelokkan semua. Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan oleh Philip bahwa elektron tidak tersebar dalam muatan positif seperti yang dikemukan oleh J.J Thomson.
Kelebihan dari model atom Thomson dapat menjelaskan adanya partikel yang lebih kecil dan dapat menjelaskan sifat listrik atom. kelemahannya tidak dapat menerangkan fenomena penghamburan sinar alfa yang terjadi percobaan Rutherford.