Eksperimen difraksi elektron menunjukkan sifat dualitas gelombang dan partikel dari elektron dengan menentukan panjang gelombang elektron dan jarak antar bidang Bragg pada kristal grafit berdasarkan analisis pola difraksi yang dihasilkan pada variasi tegangan percepatan elektron.

1. EKSPERIMEN FISIKA II
MAKALAH
Difraksi Elektron
Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Eksperimen Fisika II
Dosen Pengampu : Dra.Hj.Wiendartun, M.Si.
oleh:
Arum Khoerunnisa 1600333
Iswi Dwi Nurvita 1606884
LABORATORIUM FISIKA LANJUT
PROGRAM STUDI FISIKA
DEPARTEMEN PENDIDIKAN FISIKA
FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU
PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
BANDUNG
2019

2. i
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Illahi karena dengan rahmat dan
karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan makalah sebagai laporan akhir mata
kuliah Eksperimen Fisika 2 terkait Difraksi Elektro. Penulis juga berterima kasih
kepada Ibu Dra.Hj.Wiendartun, M.Si. selaku dosen mata kuliah Eksperimen
Fisika II yang telah membimbing penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan
makalah ini.
Penulis berharap makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah
wawasan serta pengetahuan bagi para pembacanya. Penulis juga menyadari
sepenuhnya bahwa di dalam makalah ini masih terdapatkekurangan. Oleh karena
itu, penulis berharap adanya kritik dan saran untuk perbaikan makalah yang
penulis susun ini di masa yang akan datang.
Semoga makalah ini dapat memberi manfaat bagi penulis khususnya dan
para pembaca pada umumnya.
Bandung, 1 Mei 2019
Penulis

3. ii
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ...................................................................................i
DAFTAR ISI................................................................................................ii
BAB I PENDAHULAN............................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah.......................................................................... 1
1.3 Tujuan .......................................................................................... 2
BAB II PEMBAHASAN.............................................................................. 3
2.1 Dasar Teori ................................................................................... 3
2.2 Alat dan Bahan.............................................................................. 6
2.3 Prosedur Eksperimen ..................................................................... 6
2.4 Data Eksperimen............................................................................ 7
2.5 Pengolahan Data Eksperimen ......................................................... 7
2.6 Analisa........................................................................................ 11
BAB III PENUTUP................................................................................... 13
3.1 Simpulan..................................................................................... 13
3.2 Saran........................................................................................... 13
DAFTAR PUSTAKA................................................................................. 14
LAMPIRAN .............................................................................................. 15

4. 1
BAB I
PENDAHULAN
1.1 Latar Belakang
Prinsip tentang Dualisme Partikel menyatakan bahwa cahaya dan
benda memperlihatkan sifat gelombang dan partikel. Menurut
perkembangan teori Dualisme Partikel dapat di ketahui awalnya muncul
perdebatan antara hugyens dan Newton mengenai sifat cahaya. Newton
beranggapan cahaya bersifat partikel dan Huygens sebaliknya
berangapan cahaya bersifat gelombang. setelah itu muncul gagasan dari
Thomas Young membetulkan kekurangan –ini tentang teori gelombang
mengenai cahaya mulai menuju ke arah yang di terima umum.
Perkembangan terus berlanjut A. H,. Compton menyatakan cahaya
memiliki sifat kembar sebagai gelombang dan sebagai partikel.
Penemuan ini menyebabkan De Broglie berpikir sebagaimana cahaya
bersifat gelombang dan partikel, maka partikel pun dapat bersifat
gelombang. Teori dari de Broglie menjadi variabel khusus lahirnya
prinsip Dualisme Partikel .
Louis de Broglie, menjelaskan bahwa cahaya dapat berada dalam
suasana tertentu yang terdiri dari partikel-partikel, kemungkinan
berbentuk partikel pada suatu waktu Partikel yang bergerak memiliki
sifat gelombang. Fakta yang mendukung teori ini adalah petir dan kilat.
Kilat akan lebih dulu terjadi daripada petir. Kilat menunjukan sifat
gelombang berbentuk cahaya,sedangkan petir menunjukan sifat pertikel
berbentuk suara. Hipotesis de Broglie dibuktikan oleh C. Davidson an
LHGiermer (Amerika Serikat) dan GP Thomas (Inggris). Prinsip dualitas
inilah menjadi titik pangkal berkembangnya mekanika kuantum oleh
Erwin Schrodinger.
1.2 Rumusan Masalah
Rumusa masalah dari percobaan ini, yaitu
 Bagaimana sifat dualitas gelombang dan partikel dari elektron.
 Bagaimana jarak antara bidang brag pada krista grafit

5. 2
1.3 Tujuan
Pada percobaan difraksi elektron memiliki tujuan percobaan, yaitu
 Memahami sifat dualitas gelombang dan partikel dari elektron
 Menentukan jarak antara bidang bragg pada kristal grafit.

6. 3
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Dasar Teori
Gambar Davisson dan Germer
Pada tahun 1927, Davisson dan Germer mendemonstrasikan
secara langsung sifat gelombang dari electron dengan menunjukkan
bahwa electron energi rendah didifraksikan oleh kristal tunggal nikel.
Pada eksperimennya Davisson dan Germer menembakkan berkas
electron pada kristal nikel. Berkas electron ditempatkan dalam medan
potensial sehingga electron akan bergerak dipercepat sebagai hasil
perubahan dari energi potensial listrik menjadi energi kinetik. Kecepatan
electron dapat ditentukan sebagai berikut
𝑒𝑉 =
1
2
𝑚𝑣2 (1)
Maka kecepatan electron tersebut adalah
𝑣 = √
2𝑒𝑉
𝑚
(2)
Panjang gelombang elektron ditentukan dengan cara dihitung
dengan menggunakan persamaan de Broglie dan juga diukur dengan

7. 4
menggunakan difraksi Bragg. Panjang gelombang menurut persamaande
Broglie adalah
𝜆 =
ℎ
𝑚𝑣
(3)
𝜆 =
ℎ
𝑚√2𝑒𝑉
𝑚
(4)
𝜆 =
ℎ
√ 𝑚𝑒𝑉
(5)
Pada percobaannya tersebut beda potensial pemercepat yang digunakan
ialah 54 volt dan electron terhambur dengan sudut 50 ° . Panjang
gelombang electron hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan
de Broglie adalah
𝜆 =
ℎ
√ 𝑚𝑒𝑉
=
6,63 × 10−34js
√2(9,1 × 10−31kg)(1,602 × 10−19 𝐶)(54 𝑉)
= 1,67 𝐴̊
(6)
Panjang gelombang diukur dengan percobaan difraksi Bragg.
Energi berkaselectron jauh lebih kecil darisinar x sehingga ketika berkas
electron ditembakan pada kristal nikel maka akan dihamburkan oleh
atom-atom pada lapisan atas bidang Bragg, berkas electron tidak mampu
menembus ke lapisan atas bidang Bragg, berkas electron tidak mampu
menembus ke lapisan yang lebih dalam. Beda lintasan optik dua berkas
electron terhambur adalah
AB = d sin θ (7)
Dengan d adalah jarak dua atom yang berdekatan pada kristal nikel.
Kedua berkas sinar tersebut akan berinterferensi maksimum bila beda
lintasan optiknya adalah kelipatan dari Panjang gelombang
2d sin θ = n λ (8)

8. 5
Jarak antar dua atom yang berdekatan pada kristal nikel diukur
dengan mendifraksikan sinar x yang panjang gelombangnya
diketahuipada kristal nikel, dan didaptkan harga d adalah 2,15 A. dengan
demikian Panjang gelombang berkas electron (gelombang de Broglie)
yaitu
d sin θ = n λ= 2,15 A sin 50 =1,65 A (8)
Berdasarkan data tersebut terdapat kesesuaian antara prediksi teoritis de
Broglie dengan hasil pengukuran secara eksperimen, dengan demikian
postulat de Broglie terbukti kebenarannya.
Gambar Pola Difraksi
Pada persamaan difraksi electron, maka apabila Panjang
gelombang berkas gelombang materi electron diketahui maka dapat
ditentukan jarak antar atom dari kristal dan sebaliknya jika jarak anatar
atom pada kristal target diketahui maka dapat ditentukan Panjang
gelombang materi. Eksperimen dapat menggunakan alat sebagaiberikut.

9. 6
Gambar Alat Difraksi Elektron
Dengan mengukur diameter dari masing-masing cincin pada layer dan
beda potensial pemercepat electron maka akan dapat ditentukan
karakterisitik dari material kristalnya.
2.2 Alat dan Bahan
Tabel 1. Alat dan Bahan yang digunakan pada Eksperimen
No. Nama Alat dan Bahan Jumlah
1.
Power Supply tegangan tinggi
DC 1-4 Kv 1
2. Sumber arus 1
3. Tabung Difraksi Elektron 1
4. Jangka sorong 1
2.3 Prosedur Eksperimen
1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan.
2. Menyalakan power supply.
3. Mengukur diameter tabung.
4. Mengatur tegangan input sehingga pada tabung terlihat pola-pola
difraksi terbentuk lingkaran dan mencatat nilai tegangan input pada
tabel pengamatan.

10. 7
5. Mengukur diameter luar dan diameter dalam pola difraksi, lalu
mencatatnya dalam tabel pengamatan.
6. Memvariasikan nilai tegangan input agar terlihat pola-pola difraksi
yang dihasilkan dari nilai tegangan input, kemudian mencatatnya
dalam tabel pengamatan.
7. Merapihkan kembali alat dan bahan yang sudah digunakan.
2.4 Data Eksperimen
Dari percobaan yang telah dilakukan kami memperoleh data
sebagai berikut :
No V(kV)
D(m)𝑥 10−2
D1 D2
1. 1,3 68,8 70,9 50,75 54,75
2. 1,8 64,05 66,1 40,9 40,6
3. 2,3 52,35 54,4 36.35 36,2
4. 2,8 50,95 52,3 30,9 32,8
5. 3,3 50,1 48,95 28,7 30,75
2.5 Pengolahan Data Eksperimen
𝜆 =
ℎ
√ 𝑚𝑒𝑉
ℎ = 6,626 𝑥 10−34js
𝑚 = 9,1 𝑥 10−31 𝑘𝑔
𝑒 = 1,6 𝑥 10−34 𝐶

11. 8
D = 12,7cm ; 𝑅 =
1
2
𝐷 = 6,35 𝑐𝑚
Tabel Data Pengamatan
No V(kV)
D(m)𝑥 10−2
D1 D2
1. 1,3 68,8 70,9 50,75 54,75
2. 1,8 64,05 66,1 40,9 40,6
3. 2,3 52,35 54,4 36.35 36,2
4. 2,8 50,95 52,3 30,9 32,8
5. 3,3 50,1 48,95 28,7 30,75
Tabel pengolahan Data
No V(kV)
D(m)𝑥 10−2
𝐷1̅̅̅̅ 𝐷2̅̅̅̅
1. 1,3 3,43 2,59
2. 1,8 3,25 2,04
3. 2,3 2,67 1,81
4. 2,8 2,53 1,6
5. 3,3 2,48 1,49

12. 9
No r(m) 𝜆(m)𝑥 10 −11
r1(m) r2(m)
1 0,01295 0,01715 3,41
2 0,0102 0,01625 2,89
3 0,00905 0,01335 2,56
4 0,008 0,01265 2,32
5 0,00745 0,0124 2,14
Gambar pengolahan data r1

13. 10
Berdasarkan grafik r1( 𝜆) diperoleh gradien yang merupakan tan
𝜃 sebesar ( 4,18147 𝑥 108 ± 0,00322) . Dapat ditentukan nilai d melalui
persaman d = 𝑛
𝑅
tan 𝜃
=
1 (0,0635)
4,18147 𝑥 108
= 1,5186 𝑥 10
−10
m. Dengan presentase
kesalahan akurasi terhadap literature d = 2,13 𝑥 10−10 𝑚 sebesar
|
2,13 𝑥 10−10−1,5186𝑥10
−10
2,13 𝑥 10−10
| 𝑥 100 % = 28,6 %. Dan persentase kesalahan presisi
sebesar 7,7 𝑥 10
−10
%.

14. 11
Gambar pengolahan data r2
Berdasarkan grafik r2( 𝜆) diperoleh gradien yang merupakan tan
𝜃 sebesar (4,32 𝑥 108 ± 0,00198). Dapat ditentukan nilai d melalui persaman d
= 𝑛
𝑅
tan 𝜃
=
1 (0,0635)
4,32 𝑥 108
= 1,46𝑥 10
−10
m. Dengan presentase kesalahan akurasi
terhadap literature d = 1,23 𝑥 10−10 𝑚 sebesar
|
𝟏,𝟐𝟑 𝒙 𝟏𝟎−𝟏𝟎−1,4𝟔𝒙 𝟏𝟎
−𝟏𝟎
m
𝟏,𝟐𝟑 𝒙 𝟏𝟎−𝟏𝟎
| 𝑥 100 % = 18,7 %. Dan persentase kesalahan presisi
sebesar 4,58 𝑥 10
−10
%.
2.6 Analisa
Berdasarkan data yang diperoleh dari percobaan diperoleh , diketahui
bahwa elektron memiliki sifat sebagai gelombang dan partikel. Sifat elektron
sebagai gelombang dibuktikan dengan adanya difraksi dalam percobaan ini
sedangkan sifa sebagai partikel dibuktikan dengan adanya peristiwa efek
fotolistrik. Dalam percobaan ini elektron terdifraksi menunjukan pola
terbentuknya lingkaran dalam tabung. Dengan menghitung diameter luar dan
diameter dalam. Dari pola-pola difraksi sesuai dengan beda potensial yang
diberikan, maka hubungan Panjang gelombang dengan diameter luar dan
diameter dalam didapat dari persamaan d = 𝑛𝜆
𝑅
r
melalui grafik
𝜆
r
merupakan

15. 12
besar tan 𝜃, sehingga persamaannya menjadi d = 𝑛
𝑅
tan 𝜃
dengan besar tan θ
diketahui dari analisis grafik.
Berdasarkan grafik r1( 𝜆) diperoleh gradien yang merupakan tan
𝜃 sebesar ( 4,18147 𝑥 108 ± 0,00322) . Dapat ditentukan nilai d melalui
persaman d = 𝑛
𝑅
tan 𝜃
=
1 (0,0635)
4,18147 𝑥 108
= 1,5186 𝑥 10
−10
m. Dengan presentase
kesalahan akurasi terhadap literature d = 2,13 𝑥 10−10 𝑚 sebesar
|
2,13 𝑥 10−10−1,5186𝑥10
−10
2,13 𝑥 10−10
| 𝑥 100 % = 28,6 %. Dan persentase kesalahan presisi
sebesar 7,7 𝑥 10
−10
%. Berdasarkan grafik r2( 𝜆) diperoleh gradien yang
merupakan tan 𝜃 sebesar (4,32 𝑥 108 ± 0,00198) . Dapat ditentukan nilai d
melalui persaman d = 𝑛
𝑅
tan 𝜃
=
1(0,0635)
4,32 𝑥 108
= 1,46𝑥 10
−10
m. Dengan presentase
kesalahan akurasi terhadap literature d = 1,23 𝑥 10−10 𝑚 sebesar
|
𝟏,𝟐𝟑 𝒙 𝟏𝟎−𝟏𝟎−1,4𝟔𝒙 𝟏𝟎
−𝟏𝟎
m
𝟏,𝟐𝟑 𝒙 𝟏𝟎−𝟏𝟎
| 𝑥 100 % = 18,7 %. Dan persentase kesalahan presisi
sebesar 4,58 𝑥 10
−10
%.
Perbedaan hasil dari percobaan terhadap literatur disebabkan oleh
pengukurang jari-jari yang terlalu kecil karena jangka sorong yang dipakai adalah
jangka sorong yang tidak memiliki kunci sekrup sehingga jangka sorong dapat
bergeser ketika jarak yang sudah diukur hendak dilihat dan ditulis. Dan sulitnya
menentukan diameter cincin di aparatus berbentuk bola, karna pola cincin kurang
terlihat jelas hal ini dapat disebabkan dari sentuhan tangan dan logam disekitar
aparatus.

16. 13
BAB III
PENUTUP
3.1 Simpulan
Dari eksperimen yang dilakukan , diperoleh hasil sebagai
berikut, berdasarkan grafik r1(𝜆) diperoleh gradien yang merupakan tan
𝜃 sebesar (4,18147 𝑥 108 ± 0,00322). Dapat ditentukan nilai d melalui
persaman d = 𝑛
𝑅
tan 𝜃
=
1 (0,0635)
4,18147 𝑥 108
= 1,5186 𝑥 10
−10
m. Dengan
presentase kesalahan akurasi terhadap literature d =
2,13 𝑥 10−10 𝑚 sebesar |
2,13 𝑥 10−10−1,5186𝑥10
−10
2,13 𝑥 10−10
| 𝑥 100 % = 28,6 %.
Dan persentase kesalahan presisi sebesar 7,7 𝑥 10
−10
%. Berdasarkan
grafik r2( 𝜆) diperoleh gradien yang merupakan tan 𝜃 sebesar
(4,32 𝑥 108 ± 0,00198). Dapat ditentukan nilai d melalui persaman d =
𝑛
𝑅
tan 𝜃
=
1 (0,0635)
4,32 𝑥 108
= 1,4 6𝑥 10
−10
m. Dengan presentase kesalahan
akurasi terhadap literature d = 1,23 𝑥 10−10 𝑚 sebesar
|
𝟏,𝟐𝟑 𝒙 𝟏𝟎−𝟏𝟎−1,4𝟔𝒙 𝟏𝟎
−𝟏𝟎
m
𝟏,𝟐𝟑 𝒙 𝟏𝟎−𝟏𝟎
| 𝑥 100 % = 18,7 %. Dan persentase kesalahan
presisi sebesar 4,58 𝑥 10
−10
%.
3.2 Saran
Dalam melakukan percobaan akan lebihbaikbilaadaalatukur
yang lebihmudahuntukmengukurdiameterlingkarankarenabentuk
tabungyang bulat.

17. 14
DAFTAR PUSTAKA
Buku
Arthur Beiser. 1989. Konsep Fisika Modern. edisi ketiga. Jakarta:
Erlangga
Krane,Kenneth S. 1992. Fisika Modern. Jakarta : Universitas Indonesia
Sinaga, Parlindungan, 2018. Fisika Modern. Bandung: FPMIPA UPI

18. 15
LAMPIRAN