Latar belakang penemuan
Pada tahun 1909 munculah Percobaan Millikan atau dikenal pula sebagai Percobaan Oil-Drop saat itu dirancang untuk mengukur muatan listrik elektron. Pada tahun 1906, seorang ahli fisika Amerika, Robert A Milikan berhasil menentukan harga muatan elekron melalui percobaan tetes milikan. Robert A. Millikan melakukan percobaan tersebut dengan menyimbangkan gaya-gaya antara gaya gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada di antara dua buah pelat elektrode. Penelitiannya yang terkenal dinamakan percobaan tetes minyak milikan. Milikan melakukan sebuah eksperimen untuk mengukur nilai e (muatan tetes minyak).
Percoban tersebut menunjukkan bahwa banyak factor yang mempengaruhi, seperti muatan elektron bersifat diskrit, yaitu gaya kebawah pada tetes minyak milikan akan terhambat oleh suatu gaya stokes. Mengutip jurnal yang ditulis oleh Allan Franklin, selama setiap percobaan Millikan, biasanya diubah beberapa kali dengan mengekspos tetesan ke ion yang dihasilkan oleh sinar-X. Tetesan minyak yang terisi kemudian berpergian ke atas dengan kecepatan konstan yang berbeda dan waktu untuk mendaki dengan jarak yang sama diukur. Kedua pengukuran waktu ini memungkinkan penentuan keduanya massa drop dan muatan totalnya. Tidak hanya muatan pada tetesan oli terkadang berubah secara spontan karena penyerapan muatan dari udara atau dengan ionisasi, tetapi Millikan menyebabkan perubahan seperti itu dengan sumber radioaktif atau sumber sinar-X.
Pada jurnal tersebut juga ditunjukan bahwa Thomson pernah membelokkan sinar katoda di kedua listrik tersebut dan medan magnet, bahwa sinarnya adalah partikel bermuatan negatif. Kemudian mengukur m/e, rasio massa terhadap muatan partikel tersebut. Salah satu sumber ketidakpastian dalam pengukuran ini adalah karena penguapan droplet. Millikan percaya bahwa dia bisa mengurangi ketidakpastian itu dengan menangguhkan awan dengan medan listrik. Dalam upaya inilah Millikan menemukan bahwa dia bisa pisahkan satu tetesan dan lakukan semua pengukuran pada tetesan itu.
Pengertian
Tetes minyak milikan adalah merupakan percobaan yang menunjukkan bahwa muatan electron bersifat diskrit yaitu gaya ke bawah pada tetes milikan (percepatan ke bawah) akan terhambat oleh suatu gaya stokes (gaya penghambat).
Prinsip kerja
Percobaan ini menggunakan prinsip adanya gaya listrik yang menyebabkan suatu butiran minyak dapat di pengaruhi oleh suatu medan listrik. Ketika minyak disemprotkan dengan menggunakan sprayer maka ketika butiran minyak masuk ke dalam Milikan Oil Apparatus maka minyak akan terpolarisasi. Polarisasi ini dapat diakibatkan oleh dua sebab, yang pertama yaitu karena butir minyak bergesekan dengan pipa logam pada Milikan Oil Appartus sehingga elektron dari bahan ferromagnetik berpindak menuju butir sehingga menyebabkan minyak terpolarisasi yang condong ke muatan negatif. Sebab kedua adalah butir minyak menerima elektron yang dilepaskan oleh udara yang terionisasi oleh sinar-X, sehingga butir minyak terpolarisasi dan condong untuk bermuatan negatif akibat jumlah elektron yang lebih banyak. Juga terbukti bahwa beberapa bintik minyak bermuatan listrik, karena efek gesekan. Bintik-bintik itu dapat pula memperoleh muatan jika udara dalam aparatus tersebut diionisasi oleh sinar X atau oleh secuil benda Radioaktif beberapa electron atau ion lalu bertumbukan dengan bintik-bintik minyak itu.
Gaya yang bekerja
Pada percobaan tetes minyak milikan terdapat gaya-gaya yang bekerja didalamnya. Pada tetes minyak milikan akan dipengaruhi beberapa gaya yang digunakan untuk menentukan muatan elektron Gaya gaya yang mempengaruhinya adalah gaya gravitasi, gaya archimedes, gaya listrik dan gaya stokes. Gaya-gaya yang bekerja pada tetes minyak: jika tetes diam dan medan listrik antara dua pelat diterapkan maka gaya yang bekerja adalah gaya gravitasi dan gaya listrik. Jika tetes minyak jatuh dan medan listrik dihilangkan maka gaya yang bekerja adalah gaya gravitasi dan gaya gesekan udara yang diberikan oleh persamaan Stokes.
Pada percobaan Tetes Minyak Milikan gaya-gaya yang terjadi terbagi menjadi dua keadaan.
-
Keadaan yang pertama yaitu keadaan dimana tidak terdapat medan listrik yang mempengaruhi gerak tetes minyak.
Gaya-gaya yang terjadi: gaya berat benda, gaya stokes yang berlawanan arah dengan gaya gravitasi, gaya archimedes yang arahnya juga berlawanan dengan gaya berat benda.
-
Keadaan kedua yaitu ketika terdapat medan listrik, maka gaya-gaya yang terjadi pada tetes minyak milikan tersebut.
Gaya yang terjadi: gaya berat benda yang arahnya menuju pusat massa bumi, gaya couloumb yang diterima oleh tetes minyak lebih besar dibandingkan dengan gaya gravitasi ditambah gaya stokesnya yang berlawanan arah dengan gaya berat benda.
Manfaat atau Aplikasi dalam kehidupan
Pada percobaan Tetes Minyak Milikan ini ada manfaat yang dapat diambil dan diterapkan dalam kehidupan sehari-hari yaitu hal-hal yang berkaitan dengan kelistrikan dan kemagnetan. Contoh aplikasinya adalah penerangan lampu dan TV yang berfungsi sebagai media informasi. Salah satu contoh perinsip kerja aplikasinya yaitu pada penerangan lampu. Saat dihidupkan arus listrik mengalir akibatnya electron bebas bergerak dari kutub negative ke positif. Elektron disepanjang filamen secara konstan akan menabrak atom. Energinya akan memanaskan atom. Atom -atom yang dilepaskan terlihat seperti cahaya yang di pancarkan.
Sumber
Franklin, Allan. 1997. Millikan’s Oil-Drop Experiments. The Chemical Educator. 2. 1-14.
Serway, Raymond A. dan Jewett. 2010. Physics for Scientist and Engineers with Modern Physics. USA: Brooks/Cole.
