Fisikawan Jerman Johann
Wilhelm Hittorf melakukan kajian mengenai konduktivitas
listrik dalam gas. Pada tahun 1869, ia menemukan sebuah pancaran yang
dipancarkan dari katode yang ukurannya meningkat seiring dengan
menurunnya tekanan gas. Pada tahun 1876, fisikawan Jerman Eugen Goldstein menunjukkan bahwa sinar pancaran ini
menghasilkan bayangnya, dan ia menamakannya sinar katode.[20]
Semasa tahun 1870-an, kimiawan dan fisikawan Inggris William Crookes mengembangkan tabung katode pertama yang vakum.[21]
Ia kemudian menunjukkan sinar berpendar yang tampak di dalam tabung
tersebut membawa energi dan bergerak dari katode ke anode. Lebih
jauh lagi, menggunakan medan magnetik, ia dapat membelokkan sinar
tersebut dan mendemonstrasikan bahwa berkas ini berperilaku seolah-olah
ia bermuatan negatif.[22][23]
Pada athun 1879, ia mengajukan bahwa sifat-sifat ini dapat dijelaskan
menggunakan apa yang ia istilahkan sebagai 'materi radian' (radiant
matter). Ia mengajukan ini adalah keadaan materi keempat, yang terdiri
dari molekul-molekul
bermuatan negatif yang diproyeksikan dengan kecepatan tinggi dari
katode.[24]
Fisikawan Britania kelahiran Jerman Arthur
Schuster memperluas eksperimen Crookes dengan memasang dua pelat
logam secara paralel terhadap sinar katode dan memberikan potensial
listrik antara dua pelat tersebut. Medan ini kemudian membelokkan
sinar menuju pelat bermuatan positif, memberikan bukti lebih jauh bahwa
sinar ini mengandung muatan negatif. Dengan mengukur besar pembelokan
sinar sesuai dengan arus listrik yang diberikan, pada tahun 1890,
Schuster berhasil memperkirakan rasio massa terhadap muatan komponen-komponen sinar.
Namun, perhitungan ini menghasilkan nilai yang seribu kali lebih besar
daripada yang diperkirakan, sehingga perhitungan ini tidak dipercayai
pada saat itu.[22][25]
Pada tahun 1896, fisikawan Britania J. J. Thomson, bersama dengan koleganya John
S. Townsend dan H. A. Wilson,[1]
melakukan eksperimen yang mengindikasikan bahwa sinar katode
benar-benar merupakan partikel baru dan bukanlah gelombang, atom,
ataupun molekul seperti yang dipercayai sebelumnya. Thomson membuat
perkiraan yang cukup baik dalam menentukan muatan e dan massa m,
dan menemukan bahwa partikel sinar katode, yang ia sebut "corpuscles"
mungkin bermassa seperseribu massa ion terkecil yang pernah diketahui (hidrogen).[7]
Ia menunjukkan bahwa nisbah massa terhadap muatan, e/m,
tidak tergantung pada material katode. Ia lebih jauh lagi menunjukkan
bahwa partikel bermuatan negatif yang dihasilkan oleh bahan-bahan
radioaktif, bahan-bahan yang dipanaskan, atau bahan-bahan yang berpendar
bersifat universal.[26]
Nama elektron kemudian diajukan untuk menamakan partikel ini oleh
fisikawan Irlandia George
F. Fitzgerald, dan seterusnya mendapatkan penerimaan yang universal.[22]
Manakala sedang mengkaji mineral fluoresens
pada tahun 1896, fisikawan Perancis Henri Becquerel menemukan bahwa mineral tersebut
memancarkan radiasi tanpa terpapar sumber energi eksternal. Bahan radioaktif
ini menarik perhatian banyak ilmuwan, meliputi ilmuwan Selandia
Baru Ernest Rutherford yang menemukan bahwa
partikel ini memancarkan partikel. Ia melabeli partikel ini partikel alfa dan partikel beta berdasarkan kemampuannya menembus
materi.[27]
Pada tahun 1900, Becquerel menunjukkan bahwa emisi sinar beta oleh radium
dapat dibelokkan oleh medan listrik, dan rasio massa terhadap muatannya
adalah sama dengan rasio massa terhadap muatan sinar katode.[28]
Bukti ini menguatkan pandangan bahwa elektron merupakan komponen atom.[29][30]
Muatan elektron kemudian diukur lebih seksama lagi oleh fisikawan
Amerika Robert Millikan dalam Percobaan tetesan minyak pada tahun 1909. Hasil percobaan
ini dipublikasikan pada tahun 1911. Percobaan ini menggunakan medan
listrik untuk mencegah tetesan minyak bermuatan jatuh sebagai akibat
dari gravitasi. Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini dapat
mengukur muatan listrik dari 1–150 ion dengan batas kesalahan kurang dari 0,3%. Percobaan yang mirip
dengan percobaan Millikan sebelumnya telah dilakukan oleh Thomson,
menggunakan tetesan awan air bermuatan yang dihasilkan dari
elektrolisis,[1]
dan oleh Abram Ioffe
pada tahun 1911, yang secara independen mendapatkan hasil yang sama
dengan Millikan menggunakan mikropartikel logam bermuatan. Ia
mempublikasikan hasil percobaannya pada tahun 1913.[31]
Namun, tetesan minyak lebih stabil daripada tetesan air karena laju
penguapan minyak yang lebih lambat, sehingga lebih cocok digunakan untuk
percobaan dalam periode waktu yang lama.[32]
Sekitar permulaan abad ke-20, ditemukan bahwa di bawah kondisi
tertentu, partikel bermuatan yang bergerak cepat dapat menyebabkan
kondensasi uap air yang lewat jenuh
di sepanjang lintasan partikel tersebut. pada tahun 1911, Charles Wilson
menggunakan prinsip ini untuk membangun bilik kabut,
mengijikan pelacakan partikel-partikel bermuatan seperti elektron yang
bergerak cepat untuk difoto.[33]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar