Struktur Inti dan Gaya Ikat Inti

Konsep adanya inti atom pertama kali dinyatakan oleh Rutherford dari hasil serangkaian eksperimennya untuk menguji model atom yang dikemukakan oleh Thomson dengan percobaan yang terkenal dengan nama hamburan Rutherford. Dari eksperimen ini Rutherford menyimpulkan bahwa massa seluruh atom terkumpul pada suatu titik yang disebut inti atom yang bermuatan positif. Muatan positif yang terdapat pada inti atom sama dengan jumlah muatan elektron yang bergerak mengelilingi inti. Partikel yang bermuatan positif dalam inti atom disebut proton. Kemudian ditemukannya neutron oleh James Chadwich yang juga merupakan partikel yang ada dalam inti atom tetapi tidak bermuatan (netral).
Gambar Struktur Inti atom 2He4 memiliki dua proton dan dua elektron. (sumber: https://en.wikipedia.org/wiki/Helium-4)
Struktur inti atom terdiri atas proton dan neutron yang disebut nukleon. Proton bermuatan positif, sedangkan neutron tidak bermuatan listrik. Secara keseluruhan, inti atom bermuatan listrik positif. Jumlah proton dalam inti setiap atom suatu unsur disebut nomor atom(Z ). Dalam suatu atom netral jumlah proton sama dengan jumlah elektron, sehingga nomor atom juga menandakan jumlah  elektron yang ada dalam atom. Nomor massa (A) adalah jumlah total neutron dan proton yang ada dalam inti atom suatu unsur. Secara umum sebuah inti atom dinotasikan:
Keterangan:
A = nomor massa (jumlah neutron dan proton)
X = lambang unsur
Z = nomor atom (menunjukkan jumlah proton atau     elektron pada atom netral)
n = jumlah neutron (A-Z)

Contoh Soal: Tentukan nomor massa, nomor atom, jumlah proton, elektron, dan neutron dari unsur 3Li7
Jawab: Nomor massa = 7, nomor atom=3, jumlah proton = 3, electron = 3, dan neutron= 7-3 = 4
Video Struktur Inti
video

Inti atom terdiri atas proton dan neutron. Secara elektrostatis proton-proton dalam inti atom akan menimbulkan gaya Coulomb yang saling tolak menolak, dimana gaya Coulomb (gaya elektrostatis) akan makin besar jika jarak dua buah proton makin dekat. Fakta menunjukkan bahwa proton-proton bersatu di dalam inti atom pada jarak yang sangat dekat (sekitar 2x 10-15 m), di mana secara elektrostatis proton-proton tidak mungkin bersatu. Hal ini menimbulkan dua pertanyaan penting yaitu: Bagaimana proton-proton dapat saling berikatan di dalam inti atom? Bagaimana pula netron terikat dalam kumpulan tersebut? Berapakah besarnya energi yang mengikat partikel-partikel tersebut? Perhatikan Video berikut.
video
Selain gaya elektrostatis antara partikel penyusun inti bekerja pula gaya Gravitasi. Gaya gravitasi menyebabkan gaya tarik-menarik antarmassa nukleon, yaitu proton dengan proton, proton dengan neutron, atau neutron dengan neutron, sedangkan gaya elektrostatis menyebabkan gaya tolak-menolak antara muatan proton dan proton. Akan tetapi besarnya gaya gravitasi sangat kecil karena massa partikelnya juga sangat kecil. Sehingga dapat dipastikan bahwa gaya Gravitasi bukan faktor dominan dalam mengikat partikel-partikel inti. Jadi pasti ada gaya lain yang menyebabkan proton-proton dalam inti atom dapat menyatu. Gaya yang menyebabkan nulkeon bisa bersatu di dalam inti disebut gaya ikat inti. Para ahli Fisika mengusulkan teori tentang Gaya Inti yaitu gaya tarik menarik antara partikel penyusun inti dengan sifat-sifat:
Ø  Gaya inti tidak disebabkan oleh muatan partikel atau bukan merupakan gaya listrik.
Ø  Gaya harus sangat kuat atau harus jauh lebih besar daripada gaya elektrostatis
Ø  Gaya inti merupakan gaya dekat artinya gaya ini hanya bekerja jika kedua partikel dalam inti cukup dekat (berada pada jarak tertentu sekitar 10-15 m). Jika gaya inti bekerja juga sampai jarak yang jauh, maka seluruh partikel di jagad raya akan berkumpul menjadi satu, sesuatu yang belum pernah terjadi.
Ø  Gaya inti tidak bekerja pada jarak yang sangat dekat sekali, karena pada keadaan ini akan berubah menjadi gaya tolak. Jika gaya inti bekerja juga pada jarak yang sangat dekat, maka semua netron akan menjadi satu.
Ø  Gaya inti antara dua partikel tidak tergantung pada jenis partikelnya. Artinya gaya inti terjadi pada proton-proton, proton-netron, dan netron-netron.
Jadi dapat disimpulkan bahwa pada inti atom terdapat 3 jenis gaya, yaitu: gaya Coulomb, gaya Gravitasi, dan gaya Ikat inti. 

Virtual Lab Efek Fotolistrik

Untuk guru-guru fisika untuk mempermudah dalam membelajarkan efek fotolistrik (Photoelectric Effect) kepada peserta didik, guru fisika dapat melakukannya dengan melakukannya dengan Virtual Lab. Silakan Klik Dibawah ini. Semoga bermanfaat.


Alat Optik Kamera

Kamera adalah alat yang dapat menghasilkan gambar negatif yang kemudian dapat dicetak, sehingga hasilnya dapat kita lihat. Kamera biasanya digunakan untuk mengabadikan peristiwa-peristiwa penting dalam kehidupan. Kamera terdiri atas beberapa bagian, yaitu:
1)      Lensa cembung, berfungsi untuk membiaskan cahaya yang masuk sehingga terbentuk bayangan yang nyata, terbalik, dan diperkecil.
2)      Diagfragma, adalah lubang kecil yang dapat diatur lebarnya dan berfungsi untuk mengatur banyaknya cahaya yang masuk melalui lensa.
3)      Apertur, berfungsi untuk mengatur besar kecilnya diagfragma.

4)      Pelat film, berfungsi sebagai tempat bayangan dan menghasilkan gambar negatif, yaitu gambar yang berwarna tidak sama dengan aslinya.
Gambar 01. Bagian-bagian Kamera
Pembentukan bayangan pada kamera dapat dilihat pada gambar 5.2. Lensa positif, membiaskan cahaya dan membentuk bayangan nyata, terbalik dan diperkecil. Diafragma mengatur jumlah cahaya yang masuk ke dalam kamera dengan mengubah ukuran aperturenya. Film merupakan media yang menangkap bayangan nyata yang dibentuk oleh lensa. Agar bayangan selalu jatuh pada film karena letak benda yang berubah, maka dapat diatur dengan menggeser jarak lensa terhadap filmnya. s = jarak benda dalam meter,  = jarak bayangan dalam meter,  = titik fokus lensa.
Gambar 02. Pembentukan bayangan pada kamera
Kamera dengan mata memiliki kemiripan, sebagai berikut:
Kamera
Mata
Keterangan
Lensa
Lensa
Lensa cembung
Diagfragma
Iris
Mengatur besar kecilnya lubang cahaya
Aperture
Pupil
Lubang tempat masuknya cahaya
Film
Retina
Tempat terbentuknya bayangan
       
Secara umum bagian-bagian kamera sama dengan bagian-bagian mata, namun kedua alat ini memiliki perbedaan dalam hal menempatkan bayangan pada retina/film, perbedaannya mata menggunakan daya akomodasi, sedangkan kamera menggunakan pergeseran lensa.
Untuk melihat video bagian-bagian kamera serta persamaan kamera dengan mata dapat disaksikan pada video berikut. Semoga bermanfaat.

Kaca Pembesar (Lup)

Lup memiliki fungsi untuk memperbesar bayangan benda. Lup adalah lensa cembung yang digunakan untuk mengamati benda-benda kecil agar nampak lebih besar. Bayangan yang dibentuk oleh lup memiliki sifat: maya, tegak, dan diperbesar. Ada dua cara dalam menggunakan lup, yaitu dengan mata berakomodasi dan dengan mata tak berakomodasi.
a. Lup
b. Mengamati dengan lup mata berakomodasi
Pada saat mata belum menggunakan lup, benda tampak jelas bila diletakkan pada titik dekat pengamat (s=sn) sehingga mata melihat benda dengan sudut pandang α. Pada gambar b pengamat menggunakan lup dimana benda diletakkan di ruang I dan diperoleh bayangan yang terletak pada titik dekat mata pengamat (s, = sn). karena sudut pandang mata menjadi lebih besar, yaitu β, maka mata pengamat berakomodasi maksimum. Untuk mata normal dan berakomodasi makismum, bayangan yang terbentuk berada pada jarak baca normal (sn = 25 cm).
Perbesaran anguler atau daya perbesaran (M) dari lensa didefinisikan sebagai perbandingan sudut yang dibentuk oleh benda ketika menggunakan lensa, dengan sudut yang dibentuk ketika mata tanpa bantuan lensa, dengan benda pada titik dekat dari mata, yang disebut PP (PP = 25 cm untuk mata normal).  Oleh karena itu, pembesaran bayangan lup yaitu: karena sudut-sudutnya kecil , maka β= tan β  ,α = tan α. Sehingga:
Lup terbuat dari sebuah lensa cembung, sehingga persamaan lup sama dengan persamaan lensa cembung:
 atau  
Sehingga perbesaran bayangan untuk lup adalah:
Untuk mata berakomodasi maksimum cm ( tanda negatif menunjukkan bayangan di depan lensa, sehingga diperoleh: 
Menggunakan lup untuk mengamati benda dengan mata berakomodasi maksimum cepat menimbulkan lelah. Oleh karena itu, sebaiknya menggunakan pengamatan dengan mata tak berakomodasi (mata dalam keadaan rileks). Untuk mata tak berkomodasi, bayangan terbentuk di tak terhingga (), sehingga perbesaran lup untuk mata tak berakomodasi, yaitu: