Presented By : MOHAMAD NASHIR 3215041655 DIFRAKSI SINAR X Presented By : MOHAMAD NASHIR 3215041655

Tujuan Percobaan Menentukan grafik antara intensitas dengan sudut θ (I – θ) Menentukan grafik antara intensitas dengan tegangan pemercepat (I – V) Menentukan nilai rata-rata parameter kisi (a) dari kristal KBr Menentukan jarak rata-rata antar atom (dhkl) dari kristal KBr

Gambar Spektrometer Sinar X θ Collimators Sinar X Kristal F K A θ Collimators Sinar X Kristal F F Gambar Spektrometer Sinar X

Teori dan Prinsip Dasar 1. Mekanisme Terjadinya Sinar X Katoda K yang dipanaskan oleh filamen F memancarkan elektron dari permukaanya menuju anoda A, karena adanya beda potensial antara A dan K, elektron bergerak dipercepat. Elektron yang datang pada permukaan anoda memiliki energi kinetik tinggi Terjadi gaya interaksi yang berasal dari elektromagnetisme antara elektron bebas dalam logam anoda dan elektron yang datang Melalui tumbukan beruntun elektron kehilangan energinya secara berlahan. Dalam anoda yang berupa polikristal, energi kinetik diubah menjadi dua macam : a. Akibat perlambatan (bremsstrahlung) terjadi radiasi elektromagnetik berupa sinar X b. Tersimpan sebagai kalor dalam logam berupa energi getaran kisi-kisi kristal

Gambar Difraksi Sinar x melalui kisi kristal Difraksi Bragg θ I II d sin θ d Gambar Difraksi Sinar x melalui kisi kristal

Keterangan : Seberkas sinar X dengan panjang gelombang λ jatuh pada suatu kristal dengan sudut θ terhadap deretan atom, dengan jarak antar atom dalam kristal d seperti terlihat di gambar. Beda panjang lintasan sinar I dan sinar II adalah: 2 d sin θ Interferensi konstruktif hanya terjadi apabila beda panjang lintasan itu sama dengan kelipatan bulat dari panjang gelombang sinar X, misal: λ, 2λ, 3λ, dsb. Jadi interferensi maksimum terjadi bila : 2 d sin θ = n λ dengan n = 1,2,3,…

Grafik Pengamatan

Hasil Pengamatan Grafik I – θ Terjadi intensitas radiasi yang besar saat nilai sudut θ = 13° Intensitas mengalami naik turun saat nilai sudut θ > 13° Grafik I – V Semakin besar tegangan pemercepat (V) semakin besar intensitas yang dihasilkan (I)

Rumus Perhitungan Keterangan : n = 1 (bilangan bulat positif) λ = 1,54 Ǻ (panjang gelombang sinar X yang dipakai dalam percobaan) a = nilai rata-rata parmeter kisi dhkl = jarak antar atom dalam kisi kristal (KBr)

Hasil perhitungan Nilai rata-rata parameter kisi kristal KBr (a) = 3, 79 Ǻ Nilai perbandingan S = 1, 1, 1, 6. ( 6 – 1 ) = 5 Berdasarkan nilai ini, maka kristal KBr termasuk kedalam kristal yang berstruktur FCC (Face-Centered Cubic), karena : FCC : 3, 8, 8, 11, 12, 16 (8 – 3) = 5 Jarak antar atom dalam kristal KBr (dhkl) : 1) θ = 11o ; dhkl = 4,035449167 Ǻ 2) θ = 12o ; dhkl = 3,70349546 Ǻ 3) θ = 13o ; dhkl = 3,422966847 Ǻ 4) θ = 28o ; dhkl = 1,640141943 Ǻ Jadi jarak rata-rata antar atom dalam kristal KBr (dhkl rata-rata) adalah 3,200513354 Ǻ ≈ 3,2 Ǻ

Literatur Nilai rata-rata parameter kisi kristal KBr (a) = 6, 59 Ǻ Kristal KBr termasuk kedalam kristal yang berstruktur FCC (Face-Centered Cubic). Jarak rata-rata antar atom dalam kristal KBr (dhkl rata-rata) adalah 3 Ǻ

Analisa Data Adanya peningkatan beda potensial pemercepat , menyebabkan elektron bergerak dipercepat menuju anoda dan diperlambat secara tiba-tiba dalam tumbukan beruntun yang terjadi di dalam logam (anoda) sehingga elektron kehilangan energinya secara berlahan. Dalam bahan anoda yang berupa susunan kristal (polikristal), energi kinetik diubah menjadi dua macam : a. Akibat perlambatan (bremsstrahlung) terjadi radiasi elektromagnetik, radiasi inilah yang disebut sinar X b. Tersimpan sebagai kalor dalam logam berupa energi getaran kisi-kisi kristal Adanya peningkatan potensial pemercepat menjadikan tumbukan elektron dengan target menjadi lebih sering. Akibatnya intensitas radiasi yang dipancarkan menjadi lebih besar.

Pada saat θ = 11o, 12o,13o, dan 28o intensitas radiasi yang dipancarakan mengalami kenaikan yang signifikan. Pada saat θ = 13°, intensitas radiasi yang dipancarkan mencapai titik tertinggi (intensitas maksimum). Pada saat inilah sinar yang datang pada kristal direfleksikan dengan sempurna, hal ini menunjukkan adanya bahwa sinar X tepat mengenai atom pada kristal KBr di titik tersebut. Nilai rata-rata parameter kisi kristal KBr (a) = 3, 79 Ǻ dan jarak rata-rata antar atom dalam kristal KBr (dhkl rata-rata) adalah 3,200513354 Ǻ ≈ 3,2 Ǻ Menurut literatur Nilai rata-rata parameter kisi kristal KBr (a) = 6, 59 Ǻ dan Jarak rata-rata antar atom dalam kristal KBr (dhkl rata-rata) adalah 3 Ǻ

Terjadinya perbedaan antara hasil perhitungan dengan literatur mengenai rata-rata parameter kisi kristal KBr (a) dan jarak antar rata-rata antar atom (dhkl), disebabkan oleh beberapa hal, yaitu : Sifat zat padat (KBr) ionik, yaitu bersifat keras, memiliki titik leleh tinggi, mudah getas (rapuh), mudah larut dalam zat cair polar (air) Terjadi Cacat kristal, berkaitan struktur kristal KBr Kesalahan paralaks pada saat pengukuran θ, pengukuran I dengan waktu yang tidak tepat 10 s. Hal ini terjadi misalnya pada saat pengukuran I saat θ = 25o pada tabel pengamatan 1, dimana nilai I sangat jauh berbeda dengan nilai I pada tabel pengamatan 2 dan 3 pada saat θ yang sama

Kesimpulan Sinar X dihasilkan oleh tabung sinar X yang vakum. Elektron keluar dari katoda menuju anoda. Gerak elektron dipercepat oleh sumber tegangan tinggi yang dihubungkan dengan logam anoda , setelah terjadi tumbukan secara beruntun elektron kehilangan energinya secara pelahan. Dalam logam anoda yang berupa susunan kristal (polikristal) energi kinetik elektron diubah menjadi : a) Akibat perlambatan (bremsstrahlung) terjadi radiasi elektromagnetik, yaitu berupa sinar X b) Tersimpan sebagai kalor dalam logam berupa energi getaran kisi-kisi kristal Karena prosesnya beruntun, maka spektrum panjang gelombang sinar X adalah kontinyu

Bagian-bagian yang tidak kontinyu berasal dari interaksi elektron dengan ion dimana terjadi perubahan struktur ion tersebut Sinar X merupakan radiasi pengion, artinya sinar ini mengionisasi udara atau gas yang dilewatinya Karkteristik sinar X bergantung pada bahan logam anoda yang digunakan Grafik I – θ : Terjadi intensitas radiasi yang besar saat θ = 13°, dimana pada titik tersebut sinar-x direfleksikan secara sempurna, sehingga intensitasnya maksimum Grafik I – V : Semakin besar tegangan pemercepat (V) semakin besar intensitas yang dihasilkan (I)

kristal KBr termasuk kedalam kristal yang berstruktur FCC (Face-Centered Cubic) Hasil perhitungan nilai rata-rata parameter kisi kristal KBr (a) adalah; a = 3, 79 Ǻ Hasil perhitungan jarak rata-rata antar atom (dhkl) dalam kristal KBr adalah; dhkl = 3,2 Ǻ Adanya perbedaan antara hasil percobaan dan literatur dikarenakan : Sifat zat padat ionik, yaitu bersifat keras, memiliki titik leleh tinggi, mudah getas (rapuh), mudah larut dalam zat cair polar (air) Cacat kristal, berkaitan dengan struktur kristal Kesalahan paralaks pada saat pengukuran θ Kesalahan pada saat pengukuran I dengan waktu yang tidak tepat 10 s

Daftar Pustaka Baiquni, A.1985. Fisika Modern . Jakarta : PN Balai Pustaka Beiser, Arthur.1991. Konsep Fisika Modern. Jakarta : Erlangga. Dadan Rosana, dkk. Konsep Dasar Fisika modern. Yogyakarta : IMSTEP Darmawan, dkk.1987. Materi Pokok : Fisika Zat Padat. Jakarta : Karunika Jakarta Universitas Terbuka. Kittel, Charles.1986. Introduction to Solid State Physics. New York : John Wiley. Sunaryo,M.Si. 2004. Silabus Fisika Zat Padat untuk mahasiswa Pendidikan Fisika. Jakarta : Jurusan Fisika FMIPA UNJ