Download Laporan Artikel Penentuan Muatan Elementer Elektron dengan Percobaan Tetes Minyak Milikan

Download Lengkap Artikel (PDF)

        Pengukuran muatan elementer telah diupayakan oleh Thompson sejak berhasil menentukan nilai e/m untuk elektron. Dalam eksperimennya, Thompson menggunakan “kamar kabut” (cloud chamber) temuan C.T.R. Wilson. Tetapi Thompson gagal. Dari kabut ini, Thompson mengukur muatan total Q setelah melewatkannya pada sebuah kapasitor. Kabut ion tersebut akan menyebabkan terjadinya pengosongan muatan pada kapasitor yang dilaluinya. Thompson kemudian menentukan jumlah N tetesan dalam kabut tersebut dengan membagi volume total air dalam kabut dengan volume satu tetesan. Hasilnya memberikan nilai rata-rata muatan per tetesan, Q/N, yang kemudian diambil sebagai nilai hasil pengukuran muatan elementer.

    Metode Thompson kemudian diperbaiki oleh H. A. Wilson dengan cara melakukan pengukuran dua jenis kecepatan yaitu kecepatan ke bawah akibat berat tetesan, dan kecepatan ke atas akibat pengaruh medan listrik. Dari kedua pengukuran kecepatan ini, Wilson menentukan massa dan muatan tetesan. Untuk mengukur kecepatan tetesan, Wilson mengamati puncak kabut tetesan yang tajam. Wilson menemukan bahwa dengan adanya medan listrik, terdapat dua atau bahkan tiga puncak kabut yang bergerak dengan kecepatan yang bervariasi. Ini berarti terdapat tetesan yang mengandung satu, dua, dan lebih muatan elementer.

        Pada tahun 1907 Robert Andrews Milikan dan L. Begeman memulai penelitiannya bersama dengan Begemaan. 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. Dengan mengetahui besarnya medan listrik, muatan pada tetes minyak yang dijatuhkan (droplet) dapat ditentukan. Dengan mengulangi eksperimen ini sampai beberapa kali, ia menemukan bahwa nilai-nilai yang terukur selalu kelipatan dari suatu bilangan yang sama. Ia lalu menginterpretasikan bahwa bilangan ini adalah muatan dari satu elektron: 1.602×10−19 Coulomb (satuan SI untuk muatan listrik). 

        Tetes minyak milikan merupakan percobaan yang menunjukkan bahwa muatan elektron bersifat diskrit yaitu gaya ke bawah pada tetes milikan (percepatan ke bawah) akan terhambat oleh suatu gaya stokes (gaya penghambat). Percobaan ini dilakukan dengan menyeimbangkan gaya-gaya antara gaya gravitasi dan gaya listrik pada suatu tetes kecil minyak yang berada diantara dua buah pelat konduktor.

        Dalam makalah milikan menyebutkan bahwa ia telah mempelajari tetes minyak ini antara bulan Desember dan Mei sebanyak satu hingga dua ribu tetesan minyak yang memiliki muatan 1 dan 150, dengan berbagai jenis zat, seperti minyak, raksa, dan gliserin dan dalam setiap kasus ditemukan bahwa muatan dari setiap tetesan sebenarnya merupakan sebuah perkalian dari nilai muatan terkecil yang diketahui muatan tersebut berasal dari udara yang ditangkap oleh tetesan. Dan muatan terkecil ini merupakan muatan elementer electron.Dengan demikian tujuan dari percobaan yang akan dilakukan adalah untuk menentukan besar muatan elementer partikel elektron.