Penemuan Elektron

Tahun 1800-1821, Sir Humphry Davy (1778-1829) dan Michael Faraday (1791-1867) pada tahun 1838 mempelajari tentang pengaruh listrik terhadap zat kimia (gas-gas). Ia menggunakan alat semacam tabung yang terbuat dari kaca. Pada ujung tabung helas terdapat lempeng logan yang disebut elektrode.

Michael Faraday

 Sir Humphry Davy 

Elektrode yang dihubungkan dengan sumber listrik negatif tegangan tingga (beberapa ribu volt) disebut katode dan elektrode yang dihubungkan kutub positif disebut anode. Pada waktu tabung terisi udara, tidak terjadi arus listrik karena udara bukan merupakan konduktor yang baik. Tabung kaca dapat dihampakan dengan menghubungkannya ke pompa vakum. Jika tekanan dari sisi udara berkurang menjadi kira-kira seperseribu dari tekanan atmosfer normal sehingga di dalam tabung terjadi di daerah gelap (+ 1/3 tabung) dan sisanya berupa pancaran ungu (fluoresensi).

Pada tahun 1858, Plucker melaporkan bahwa ruang gelap Faraday meluas setelah tekanan dikurangi sampai seperjuta dari tekanan atmosfer (dalam tekanan rendah) dan daerah sinar katode meluas. Tahun 1869, Hittorf dan William Crookes (1879) melakukan percobaan dengan discharge tube.

Johann Wilhelm Hittorf

William Crookes

Tabung Katode

Gejala yang terjadi dalam tabung jika kedua elektrode dihubungkan dengan listrik bertegangan tinggi (5000-20000V) dijelaskan sebagai berikut :

• Jika tekanan gas dalam tabung sebesar 1 atmosfer maka tidak tampak gejalan apapun
• Jika tekanan gas diperkecil sampai 0,001 atmosfer maka terpancar seberkas sinar dari arah katode menuju anode. Sinar tersebut dinamakan sinar katode.

Sir Joseph Thomson (1897) melakukan penelitian untuk menentukan sifat-sifat sinar katode. Percobaannya menunjukkan bahwa sinar katode merupakan radiasi partikel yang bermuatan listrik negatif.

J.J Thompson

Sifat-sinar katode adalah sebagai berikut :

1. Merambat tegak lurus dari permukaan katode menuju anode; Jika menempatkan suatu lempeng logam di antara katode dan anode maka bayangan logam terbentuk di depan katode dan di belakang lempeng
2. Merupakan radiasi partikel ; sinar katode dapat memutarkan kincir yang ditempatkan dalam tabung
3. Bermuatan listrik negatif ; sinar katode dibelokkan oleh medan listrik ke kutub positif dan dibelokkan medan magnet ke kutub utara
4. Dapat memendarkan berbagai jenis zat

Partikel sinar katode tidak bergantung pada jenis elektrode maupun jenis gas dalam tabung. Hal ini membuktikan bahwa semua materi mengandung partikel, seperti partikel sinar katode. Partikel tersebut merupakan partikel dasar penyusun atom yang disebut elektron (usulan Stoney tahun 1874).

Thompson juga menentukan kecepatan sinar katode. Hasil pengukurannya adalah kecepatan sinar katode jauh lebih kecil dibanding kan dengan kecepatan cahay. Hal ini berarti sinar katode bukan merupakan radiasi elektromagnetik. Perbandingan rata-rata muatan listrik (e) dengan massa (m) dalam sinar katode adalah 1,759 x 10⁸ Coulomb per gram.

Model Tetes Minyak Milikan

Robert Andrew Millikan