TEORI ATOM BOHR DAN MEKANIKA KUANTUM

A.  Teori atom Bohr

Teori atom Niels Bohr didasarkan pada spektrum unsur, sedangkan teori atom mekanika kuantum didasarkan pada dualisme sifat elektron, yaitu sebagai gelombang sekaligus sebagai partikel.

Radiasi dibedakan atas radiasi partikel dan radiasi elektromagnet. Radiasi partikel seperti, sinar alfa, sinar beta, dan sinar katoda, terdiri dari partikel, ada yang bermuatan dan ada yang netral. Suatu radiasi dicirikan oleh panjang gelombang atau frekuensinya.

Panjang gelombang (λ) sama dengan jarak antra dua puncak berurutan. Frekuensi (f) adalah jumlah gelombang tiap detik dinyatakan dalam hertz (Hz). Semakin besar panjang gelombang maka makin kecil frekuensinya. Untuk setiap radiasi berlaku hubungan :

f x λ = c atau f =

Pada tahun 1900, Max Planck mengajukan teori mekanika kuantum yang pada dasarnya merupakan gagasan tenttang partikel gelombang. Menurut Max Planck, radiasi elektromagnet bersifat diskrit, terdiri atas paket-paket kecil (kuanta) atau partikel. Gagasan Max Planck ini sangat bertentangan dengan teori sebelumnyayang menganggap radiasi elektromagnet ssebagai gelombang kontinu, tidak merupakan partikel.  Pernyatan tersebut didukung oleh Einstein dan menamai partikel radiasi tersebut dengan foton. Setiap foton mempunyai energi tertentu yang bergantung pada frekuensi dan panjang gelombangnya :

E = h x f atau E = h x 

Dengan,  E = energi radiasi

h = tetapan Planck (6,63 x 10^-34)

Salah satu fakta yang mendukung kebenaran tentang teori kuantum Max Planck ialah efek fotolistrik. Fotolistrik adalah listrik yang diinduksi oleh cahaya (foton).

Informasi penting tentang efek fotolistrik adalah :

1.    Fotolistrik hanya akan terjadi jika cahaya yang digunakan mempunya energi yang cukup, tidak tergantung berapapun intensitasnya dan waktu.

2.    Kuat arus fotolistrik bergantung pada intensitas cahaya yang digunakan, tidak tergantung pada warnanya, asal mempunyai energi yang cukup.

3.    Frekuensi minimum dari cahaya yang dapat menghasilkan efek fotolistrik disebut energi ambang. Setiap logam mempunyai energi ambang tertentu.

Menurut Bohr, spektrum garis menunjukkan bahwa elektron dalam atom hanya dapat beredar tanpa pemancaran atau penyerapan energi. Lintasan tersebut berupa lingkaran dengan jari-jari tertentu yang disebut sebagai kulit atom.

Pada keadaan normal elektron akan mengisi kulit-kulit dengan tingkat energi terendah yang disebut tingkat dasar (Ground state). Apabila suatu atom mendapat energi dari luar maka elektron akan menyerap energi yang sesuai sehingga dapat berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi (tereksitasi).

Meskipun model atom Niels Bohr dapat menjelaskan spektrum gas hidrogen dan spesi lain berelektron tunggal (seperti He⁺ dan Li⁺²), tetapi model tersebut tidak dapat menjelaskan spektrum daari atom yang lebih kompleks. Oleh karena itu, para ahli tetap berupaya mencari penjelasan yang lebih sempurna. Ide penting yang sangat berharga dari teori atom Niels Bohr adalah gagasan tentang tingkat-tingkaat energi dalam atom, yaitu gagasan tentang kulit-kulit atom.

B.  Teori mekanika kuantum

Pada tahun 1924, Louis de Broglie seorang ahli fisika dari prancis mengemukakan hipotesis tentang gelombang materi. Menurut de Broglie partikel yang bergerak sangat cepat, mempunyai ciri-ciri gelombang.

Sifat gelombang partikel ini dinyatakan dalam persamaan :

λ =

dengan,  λ = panjang gelombang

m = massa partikel

 v = kecepatan

 h = tetapan Planck

menurut Niels Bohr, elektron beredar mengelilingi inti menurut suatu orbit mengikuti bentuk lingkaran dengan jari-jari tertentu. Hal ini tidak sesuai dengan fakta bahwa gerakan elektron menyerupai gelombang elektromagnet.

Pada tahun 1927, Werner Heisenberg, menguatkan teori mekanika kuantum dengan temuannya yang dikenal azas ketidakpastian. Heisenberg mengemukakan metode eksperimen apa saja yang digunakan untuk menentukan posisi atau momentum atau kedua-duanya. Jika suatu eksperrimen dirancang untuk memastikan posisi elektron, maka momentumnya menjadi tidak pasti, sebaliknya jika eksperimen dirancang untuk memastikan momentum atau kecepatan elektron maka posisinya menjadi tidak pasti.