MODEL ATOM

MODEL ATOM
MODEL ATOM DALTON
Atom ialah bagian terkecil suatu
zat yang tidak dapat dibagi-bagi.
Atom tidak dapat dimusnahkan &
diciptakan
MODEL ATOM DALTON

Konsep Model Atom Dalton :
Setiap benda (zat) tersusun atas partikel partikel
terkecil yg tidak dapat dipisahkan lagi disebut atom.
2. Setiap benda (zat) mempunyai sifat yg sama dg atomatom penyusunnya.
3. Bila sifat - sifat suatu zat berbeda dg lainnya,
menunjukkan atom - atom penyusun zat-zat tersebut
berbeda pula.
4. Dalam peristiwa reaksi kimia pada hakekatnya
merupakan penyusunan kembali atom dalam suatu zat.
5. Pada peristiwa reaksi kimia jumlah atom2 yg terlibat
dalam penyusunan zat punya perbandingan berupa
bilangan bulat sederhana.
1.
MODEL ATOM THOMSON
Thompson melakukan
percobaan lampu
tabung.
MODEL ATOM THOMSON
Menghasilkan teori yaitu :
1.
2.
3.
4.
Atom bukan sebagai partikel terkecil dari
suatu benda.
Atom berbentuk bola pejal,dimana terdapat
muatan listrik positif dan negative yang
tersebar merata di seluruh bagian seperti roti
kismis.
Pada atom netral jumlah muatan listrik
negatif sama dengan jumlah muatan listrik
positif.
Masa elektron jauh lebih kecil dibandingkan
dengan masa atom Thompson melakukan
percobaan lampu tabung.
MODEL ATOM
RUTHERFORD
RUTHERFORD mengajukan model
atom dengan ketentuan sebagai
berikut :

Atom terdiri atas inti atom yang
bermuatan listrik positif, dimana
masa atom hampir seluruhnya
berada pada inti atom.
MODEL ATOM
RUTHERFORD

Muatan listrik negatif ( elektron )
terletak sangat jauh dari inti.
 Untuk menjaga kestabilan jarak
muatan listrik negatif terhadap
inti, maka muatan listrik negatif
senantiasa bergerak mengelilingi
inti.
Percobaan Rutherford
Bila berkas hamburan
sinar α ditembakkan pd
lempeng emas,maka
sinar yg keluar dari
lempeng mengalami
hamburan. Dapat diamati
pada cahaya terang &
gelap di layar pendar .
Percobaan Rutherford
1. Sebagian besar partikel
sinar α dpt tembus karena
melalui daerah hampa.
2. Partikel α yg mendekati inti
atom dibelokkan karena
mengalami gaya tolak inti.
3. Partikel α yg menuju inti
atom dipantulkan karena
inti bermuatan positif &
sangat masif.
Untuk menjelaskan kestabilan jarak elektron
terhadap gaya tarik inti diperhitungkan :
1. Karena
muatan listrik elektron berlawanan jenis
dengan muatan listrik inti atom, sehingga elektron
mengalami gaya tarik inti atom berupa gaya elektrostatik
atau gaya coulumb sebesar
Dimana :
Fc
e
εo
r
: Gaya Coulumb ( N )
: muatan listrik elektron ( -1,6 x 10-19 ) C
: permivisitas ruang hampa ( 8,85 x 10-12 )
: jarak elektro terhadap inti ( meter )
Untuk menjelaskan kestabilan jarak elektron
terhadap gaya tarik inti diperhitungkan :
2. Gerak elektron menghasilkan gaya sentrifugal
sebagai gaya penyeimbang, sebesar :
Dimana :
Fs = gaya sentrifugal
(N)
m
= massa elektron
(9,1 x 10-31 )
v
= kelajuan gerak elektron (m.s-1 )
Kelemahan Rutherford
1.
2.
Energi total akan semakin kuat,
elektron jatuh ke inti tetapi
kenyataannya tidak pernah.
Spektrum atom kontinu, padahal
terputus / diskrit.
SPEKTRUM ATOM HIDROGEN

Th 1885 J.J Balmer menemukan formulasi
empiris dari 4 garis spektrum atom hidrogen.
R = konstanta Ryberg

Setelah Balmer, banyak ahli fisika ygberhasil
melakukan percobaan, shg tersusunlah
formulasi deret-deret sbb:
1. Deret Lyman (Deret Ultraungu )
2. Deret Balmer (Deret Cahaya Tampak)
3. Deret Paschen (Deret inframerah I)
4. Deret Brackett(Deret inframerah II)
5. Deret Pfund (Deret inframerah III)
MODEL ATOM BOHR

Pada tahun 1913, Niels Bohr
mengemukakan teori baru mengenai
struktur dan sifat atom. Teori atom Bohr
pada prinsipnya menggabungkan teori
kuantum Planck dan teori atom dari
Rutherford yang dikemukakan pada
tahun 1911.
MODEL ATOM BOHR

Model atom Bohr dinyatakan
dalam postulat-postulat berikut :
 Elektron mengelilingi inti dalam
orbit berbentuk lingkaran dibawah
pengaruh gaya Coulomb.
Elektron mengelilingi inti melalui lintasan stasioner.
Elektron tidak mengorbit mengelilingi inti melalui
sembarang lintasan , melainkan hanya melalui
lintasan tertentu dengan momentum anguler
tertentu tanpa membebaskan energi.
Lintasan ini disebut lintasan stasioner dan memiliki
energi tertentu . momentum anguler elektron
selama mengelilingi inti atom harus berupa
bilangan bulat positif h :

Keterangan :
m
= massa elektron (kg)
v
= kecepatan linear elektron (m/s)
r
= jari-jari lintasan electron (m)
n
= nomor kulit atau bilangan kuantum
utama (n=1,2,3…)
h
= konstanta Planck = 6,62.10-34 J.s

Pada lintasan
stasioner, elektron
mengorbit tanpa
memancarkan
energi.
• Elektron bisa berpindah dari satu orbit ke
orbit lainnya. Apabila elektron berpindah
dari kulit luar ke kulit yang lebih dalam,
akan dibebaskan energi dan sebaliknya
akan menyerap energi.
Maka energi yang dibebaskan dapat ditulis:
Keterangan :
EA = energi elektron pada lintasan dengan bilangan
kuantum A (joule)
Eb = energi elektron pada lintasan dengan bilangan
kuantum B (joule)
f = frekuensi yang dipancarkan atau diserap (Hz)
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 STRUKTUR
ATOM
Model atom Thomson
Bola pejal (positif) yang
mengandung butiran
elektron (negatif)
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 STRUKTUR
ATOM
Model atom Rutherford
Inti (positif) yang
dikelilingi elektronelektron (negatif)
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 STRUKTUR
ATOM
Model atom Niels Bohr
Setiap elektron hanya dapat beredar pada
orbit yang tertentu ✏ atom memiliki tingkat
energi tertentu
 Perpindahan tingkat energi hanya dapat
terjadi dengan pelepasan atau penerimaan
sejumlah energi tertentu

PEMBANGKITAN SINAR LASER
 ABSORPSI
DAN EMISI
Absorpsi
h.υ  E 2  E1
h = konstanta Planck = 6,625 . 10-34 J s
Ʋ = frekuensi cahaya
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 ABSORPSI
DAN EMISI
Absorpsi
Laju kenaikan : dN1   W .N
12
1
dt
N1
= jumlah atom pada tingkat energi E1
W12  σ12 .F
F
σ12
= fluks cahaya datang
= penampang absorpsi
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 ABSORPSI
DAN EMISI
Absorpsi
Contoh gejala : garis-garis hitam pada
spektrum cahaya matahari ✏ absorpsi pada
gas di sekeliling matahari
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 ABSORPSI
DAN EMISI
Emisi spontan
h.υ  E 2  E1
h = konstanta Planck = 6,625 . 10-34 J s
Ʋ = frekuensi cahaya
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 ABSORPSI
DAN EMISI
Emisi spontan
Laju penurunan :  dN2 
N2
A
 A.N2


 dt spontan
= jumlah atom pada tingkat energi E2
= kemungkinan emisi spontan
= koefisien Einstein
Waktu tinggal rata-rata :
τ spontan
1

A
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 ABSORPSI
DAN EMISI
Emisi spontan
Contoh gejala :
 lampu natrium
 lapisan fluoresensi
 bahan fosforesensi
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 ABSORPSI
DAN EMISI
Emisi spontan
Lampu natrium :
Loncatan listrik menaikkan
tingkat energi gas natrium
di dalam tabung
Ketika kembali ke bawah, atom natrium mengeluarkan
cahaya kuning (589 nm)
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 ABSORPSI
DAN EMISI
Emisi spontan
Lampu natrium :
λ = 589 nm ➨ ν  c 
λ
3.10 8 m
 5,093.10
9
589.10 m
14
Hz
ΔE  h.ν  6,625.1034 . 5,093.1014
 3,374.10-19 J
3,374.10-19 J

 2,106 eV
-19 J
1,602.10 eV
Cahaya Tampak
Merah
 Orange
 Kuning
 Hijau
 Biru
 Violet
 Ultraviolet
 Infrared









622 nm – 770 nm
597 nm – 622 nm
577 nm – 597 nm
492 nm – 577 nm
455 nm – 492 nm
390 nm – 455 nm
300 nm – 390 nm
770 nm – 1,5 . 103
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 ABSORPSI
DAN EMISI
Emisi spontan
Fluoresensi :
Bahan dijatuhi pancaran
(biasanya UV) ✏ tingkat
energi naik
Ketika turun kembali, bahan mengeluarkan cahaya
(tampak)
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 ABSORPSI
DAN EMISI
Emisi spontan
Fluoresensi :
gas merkuri
Lampu TL berisi gas
merkuri (Hg) ✏ banyak
mengeluarkan UV
lapisan fluoresensi
Lapisan fluoresensi mengubah UV menjadi cahaya
tampak
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 ABSORPSI
DAN EMISI
Emisi spontan
Fosforesensi :
Fluoresensi yang berlangsung lama
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 ABSORPSI
DAN EMISI
Emisi terangsang
h.υ  E 2  E1
h = konstanta Planck = 6,625 . 10-34 J s
Ʋ = frekuensi cahaya
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 ABSORPSI
DAN EMISI
Emisi terangsang
Laju penurunan :  dN2 
 W21.N2


 dt  terangsang
dengan : W21  σ 21.F
dan
σ21 = σ12 = jumlah atom pada tingkat energi E2
F
= fluks foton
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 ABSORPSI
DAN EMISI
Perbedaan emisi spontan dan emisi
terangsang
Emisi spontan
Emisi terangsang



Terjadi dengan sendiri
Ke segala arah
Ada cahaya pemicu ✏
mengalami penguatan
 Arah dan fasa sama
dengan cahaya pemicu
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 INVERSI
POPULASI
segmen bahan laser
F
F + dF
dz
Emisi terangsang
Absorpsi
: dFterangsang 
: dFabsorpsi 
dN 2
dt
dN1
dt
 konst σ.F.N 2 .dz
dalam dz
 konst σ.F.N 1.dz
dalam dz
Keseluruhan (netto) : dF  konst σ.F. N 2  N1  .dz
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 INVERSI
POPULASI
N2
 E 2  E1 

exp


e
k.T
N1


e
Statistik Boltzmann :
dengan : k=konstanta Boltzmann=1,381.10-23 J/K
Supaya N2>N1 harus terjadi inversi populasi
Usaha untuk memperoleh inversi populasi :
pemompaan
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 INVERSI
POPULASI
Sistem Dua tingkat :
inversi
populasi
emisi terangsang
E2
Jika N2 ≈ N1 :
two level saturation
E1
tidak ada
inversi populasi
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 INVERSI
POPULASI
Sistem Tiga Tingkat
E3
pemompaan
E2
E1
E3 langsung ke E1 :
dilarang
E3 ke E2 :
tanpa emisi
ΔEpemompaan ≠ ΔElaser
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 INVERSI
POPULASI
Sistem Empat Tingkat
E3
E2
pemompaan
E1
E0
E3 langsung ke E0 :
dilarang
E3 ke E2 dan E1 ke E0 :
tanpa emisi
E1 : dalam keadaan
biasa kosong
PEMBANGKITAN SINAR LASER
 INVERSI
POPULASI
Sistem Beberapa Tingkat
Empat tingkat :
E3
E2
pemompaan
E1
E0
Jika E3 membentuk pita :
pemompaan lebih
mudah