Penemuan Elektron

Penemuan partikel subatomic, yakni electron diawali dari penelitian tentang arus listrik pada gas betekanan rendah (vakum) yang diberi tegangan tinggi.

- 1855, Heinrich Geissler dari jerman berhasil merancang pompa merkuri yang dapat digunakan untuk menghasilkan gas bertekanan rendah (vakum dalam tabung gelas.) Tabung gelas bertekanan rendah disebut tabung geissler.

- 1859, Julius Plucker dari jerman, menggunakan tabung Geissler dalam percobaan elektrolisis gas. Pada kedua ujung tabung, ia memasang 2 plat logam sebagai elektroda. Elektroda yang dihubungkan ke kutub negatif disebut katoda, sedangkan yang ke kutub positif disebut anoda. Selanjutnya anoda dan katoda diberi beda tegangan yang tinggi. Ia mengamati adanya arus listrik dalam tabung berupa sinar yang dipancarkan katoda. Namun plucker menganggap sinar tersebut sebagai cahaya listrik biasa.

- 1876, Eugen Goldstein dari Jerman menggunakan teknik yang sama dengan plucker. Ia mengamati sinar yang dihasilkan dari katoda dan menamakannya sinar katoda.

- 1880, William Crookes, memastikaan keberadaan sinar katoda dengan memodifikasi tabung Geissler. Hal ini dilakukan dengan membuat vakum yang lebih baik sehingga arus listrik dapat diamati lebih mudah. Tabung ini dikenal dengan tabung Crookes.

Tabung Crookes

- 1891, George Johnson Stoney dari irlandia berpendapat bahwa sinar katoda adalah partikel. Ia menamakan partikel tersebut electron.

- 1897, Joseph John Thomson dari inggris berhasil menunjukan bahwa sinar katoda merupakan berkas partikel. Ia menggunakan sinar katoda khusus dan meletakkan medan listrik dan medan magnet untuk melakukan pengukuran kuantitatif karakteristik sinar katoda. Simak skema tabung dan cara kerjanya berikut :



Skema Tabung Sinar Katoda Thomson

Ket :

A. Di bawah pengaruh medan magnet, sinar katoda akan dibelokkan ke atas.
B. Jika pengaruh medan listrik dan medan magnet dihilangkan, sinar katoda tidak dihilangkan.
C. Dibawah pengaruh medan listrik, sinar katoda dibelokkan ke bawah.

Thomson berhasil mengamati bahwa berkas sinar katoda dibelokan oleh medan listrik dan medan magnet.

- Dalam medan listrik, sinar katoda dibelokkan ke arah plat logam positif. Jadi, sinar katoda bermuatan negative.

- Dalam medan magnet, sinar katoda dibelokkan ke arah yang berlawanan dengan pembelokkannya oleh medan listrik. Besarnya pembelokan berkas partikel oleh medan magnet ditentukan oleh massa (m) dan muatan partikal (e). harga m dan e belum dapat ditentukan secara terpisah, akan tetapi perbandingannya (e/m) dapat dihitung berdasarkan data ukuran pembelokan dan muatan medan magnet. Muatan medan magnet diperoleh dengan mengukur harga muatan medan listrik yang diperlukan untuk menyeimbangkan muatan medan magnet. Untuk semua gas, ternyata harga e/m selalu sama yakni 1.76x108 Coloumb/gram.

Berdasarkan hasil percobaannya, Thomson membuktikan bahwa sinar katoda adalah berkas partikel yang bermuatan negative (electron) dan ada dalam setiap materi. Hal ini menimbulkan pertanyaan apakah sebenarnya kaitan antara elektron dan atom yang menurut Dalton adalah partikel terkecil dalam materi (Teori atom Dalton). Thomson pun bergegas mengajukan model atomnya (Model Atom Thomson).