[modul 8 difraksi elektron] david senjaya 10213084

7/23/2019 [Modul 8 Difraksi Elektron] David Senjaya 10213084

1/3

MODUL 08

DIFRAKSI ELEKTRON DALAM KISI POLIKRISTALDavid Senjaya, Hendra Setiawan, Jalu Setiya Pradana, Margareta Vania Stephanie, Rizky Ayu

10213084, 10213081, 10213098, 10213076, 10213064

Program Studi Fisika, Institut Teknologi Bandung, Indonesia

E-mail:[email protected]

Asisten: Imam A / 10212017

Tanggal praktikum: 19 November 2015

AbstrakPada praktikum kali ini, praktikan melakukan percobaan yang berkaitan dengan difraksi elektron pada grafit

menggunakan Electron Diffraction Tube yang memenuhi prinsip Bragg dan De Broglie untuk mengetahui

orientasi kisi pada grafit. Electron Diffraction Tube sudah dilengkapi dengan filamen panas yang dapatmelepas elektron juga elektroda dengan potensial maksimum 5 kV dan layar fluorescene. Potensial akan

divariasikan naik beraturan sebesar 0,5 kV dari 3,0 kV hingga 5,0 kV. Perubahan potensial akanmenyebabkan perubahan laju elektron sehingga panjang gelombang De Broglie akan berubah juga,

akibatnya pola difraksi pun akan bergeres. Dari percobaan yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa kisigrafit memiliki dua orientasi terbukti dengan adanya 2 pola terang berbentuk cincin pada layar.

Kata kunci: Difraksi Bragg, Fluorescene, Grafit, Postulat De Broglie

I. Pendahuluan

Praktikum difraksi elektron pada

polikristal dilakukan untuk mengetahui

orientasi kisi pada grafit dengan

menggunakan prinsip Bragg dan De

Broglie.

Postulat De Broglie menyatakan

bahwa ketika ada seberkas partikel yang

terkarakterisasi dengan vektor gelombang , maka pada kerangka yang inersialdapat didefinisikan momentum dengan

persamaan berikut.

=

(1)

=

(2)

Sehingga akan diperoleh panjang

gelombang De Broglie untuk seberkas

partikel dengan momentum p yang secara

matematis dituliskan sebagai berikut.[1]

=

(3)

Prinsip difraksi Bragg menyatakan

bahwa suatu difraksi yang terjadi akibat

gelombang yang berinteraksi dengan kisi

dengan sudut difraksi akan memenuhipersamaan Bragg berikut

[1].

2 sin() = (4)

Berikut adalah beberapa persamaan yang

akan digunakan untuk mencari nilai panjang

gelombang perhitungan yang didekati secara

klasik.

= 2 (5)

2 =

=

(6)

Keterangan:

k: Bilangan gelombang

: Panjang gelombang (nm)

: Sudut difraksi (rad)n: Orde difraksi

p: Momentum (N/s)

h: Konstanta Plank (Js)

m: Massa elektron (kg)

U: Potensial (V)

e: Muatan elektron (C)

Gambar 1. Orientasi kisi grafit
mailto:[email protected]:[email protected]


2/3

II. Metode PercobaanPertama - tama siapkan catu daya

berkekuatan tinggi dengan daya kilovolt.

Lalu siapkan electron diffraction tube

untuk dipasangkan pada statis yang

tersedia. Keluarkan electron diffraction

tube tanpa menyentuh langsung kaca

lampu dengan tangan lalu posisikan pada

statis yang sudah dilengkapi dengan

penghubung catu daya dengan electron

diffraction tube. Pastikan nilai tegangan

awal 0 kV. Setelah pemasangan selesai

dilakukan lalu naikkan tegangan sampai 3

kV. Lalu ukur diameter setiap pola

difraksi dengan jangka sorong. Kemudian

naikkan tegangan sebesar 0,5 kV sehingga

pola bergeser lalu ukur kembali keduapola yang muncul. Ulangi sampai

tegangan 5 kV.

Hipotesis dari percobaan ini adalah

akan muncul pola difraksi berbentuk

cincin pada layar fluorescene yang

diameternya akan semakin mengecil

ketika tegangan dinaikkan.

III.

Data dan Pengolahan Data

Berikut adalah data data percobaan.

Tabel 1. Data tegangan dan diameterpola difraksi

U

(Volt)

(Volt1/2

)

D1

(m) D2 (m)

3000 0,0183 0,0400 0,0701

3500 0,0169 0,0362 0,0664

4000 0,0158 0,0344 0,0654

4500 0,0149 0,0313 0,0602

5000 0,0141 0,0294 0,0571

Gambar 2. GrafikD1

-

Grafik di atas memiliki persamaan

1 = 2,548

0,007 dengan R2 =

0,9912.

Gambar 3. Grafik D2 - Grafik di atas memiliki persamaan

2 = 3,083

0,145 dengan R2 =

0,9437.

Gambar 4. Grafik D -

Grafik di atas adalah plotting D1 dan D2

terhadap

.

Tabel 2. Data panjang gelombang

U(Volt)

teori(pm)

D1(pm)

D2(pm)

3000 22,4 19,3 27,9

3500 20,7 17,4 26,4

4000 19,4 16,6 26,0

4500 18,3 15,1 24,0

5000 17,3 14,1 22,7

IV. Pembahasan

Pada percobaan ini, tegangan tidak

boleh melebihi 5 kV karena akan membuat

persamaan energi kinetik klasik yang

digunakan menjadi tidak tepat. Ketika kita

menggunakan tegangan lebih dari 5 kV


3/3

maka nilai konstanta relativistik menjadi

menjauh cukup besar dari 1. Dengan kata

lain untuk menghitung momentum elektron

diperlukan persamaan momentum

relativistik.

Terdapat sedikit perbedaan panjang

gelombang percobaan dengan panjang

gelombang teori. Panjang gelombang

percobaan ditentukan melalui pengamatan

pola difraksi. Pola difraksi pada percobaan

tidak terlalu jelas dan cukup tebal sehingga

memungkinkan kesalahan pengukuran

diameter cincin difraksi. Hal ini

menyebabkan perbedaan panjang

gelombang teori dan percobaan.

Didapatkan referensi pada gambar

(1) d1= 122,9 pm dan d2= 210,0 pm. Hal

ini berbedan dengan hasil percobaan yaknid1 = 107,4 pm dan d2 = 130,0 pm. Nilai

referensi dengan percobaan berbeda karena

nilai d hasil percobaan didapat dari regresi

linear sehingga ketika ada satu saja

pengamatan yang error akan menyebabkan

nilai gradient hasil regresi berbeda cukup

jauh.

Polikristal adalah material berbetuk

padatan yang terdiri dari kristal kristal

kecil yang bergabung menjadi satu. Namun

kristal kristal ini memiliki kisi yang tidak

kontinu. Sedangkan monokristal memilikikisi yang kontinu.

Pola konsentrik pada tabung adalah

suatu ciri khas bahwa kristal yang diamati

adalah polikristal. Elektron yang terdifraksi

akan membentuk pola terang yang cukup

tebal dan konsentris. Pola konsentrik ini

sebenarnya adalah gabungan dari pola titik

yang tersebar secara konsentris karena

memang orientasi setiap butiran kristal pada

polikristal akan berbeda.

Colimator pada percobaan kali ini

berguna untuk membatasi spatial crosssectiondari elekron yang menuju sampel.

Pada layar, telah disertakan serbuk

SrAl2O4 yang bersifat phosphorescent.

Serbuk ini memang digunakan sejak lama

seperti untuk layar CRT juga Cathode Ray

Tube. Cahaya hijau disebabkan oleh transisi

materialphosphorescentdari keadaan1A

1A

* lalu

1A

*

3A. Keadaan triplet inilah

yang bersifat menjebak energi sehingga

cahaya perlahan dilepas namun dalam

waktu yang lebih lama.3A

1A. Proses

tersebut disebut prosesphosphorescence.

Salah satu aplikasi yang paling

penting dari dualisme gelombang partikel

ini adalah mikroskop elektron. Mikroskop

elektron dapat menghasilkan perbesaran

yang jauh lebih baik dari pada mikroskop

cahaya bahkan dapat memetakan kontur

preparat sehingga muncul citra 3D.

Indeks Muller adalah indeks yang

mengkarakterisasi orientasi kristal. Indeks

ini mirip dengan vektor satuan pada

koordinal kartesius x,y,z. Indeks Muller

biasanya dituliskan dalam bentuk (H, K,

L) dengan nilai H, K, L dari 0 sampai 1

yang mewakili 1 periode kristal. Angka 0

menujukkan tidak ada perpotongan

bidang kisi dengan kubus satuan

sedangkan angka selain nol menujukkan

tempat / koordinat perpotongan kisidengan kubus satuan. Setiap jenis kristal

memiliki konversi indeks Muller jarak

antar kisi yang berbeda beda. Misalkan

untuk kisi kristal satuan berbentuk kubus

=

++ dengan a adalah panjang

sisi kubus satuan.[2]

Dari persamaan (6) jelas bermakna

bahwa ketika U naik, maka 2akan turun,berarti terjadi pergeseran pola ke arah

terang pusat. Sedangkan ketika U turun,

maka 2 akan naik, berarti terjadipergeseran pola menjauhi terang pusat.

V. Kesimpulan

Orientasi kisi kristal yang dinyatakan

dengan jarak antar kisi pada percobaan

adalah d1= 107,4 pm dan d2= 130,0 pm.

VI. Pustaka

[1] Morisson, John. 2010. Modern

Physics for Scientists and Engineers.

India: Elsevier.

[2] Cullity, BD. 1956.Elements of x-rayDiffraction. Addison Wesley.

[modul 8 difraksi elektron] david senjaya 10213084

Documents