TOKOH: JOSEPH JOHN THOMSON

1. Biografi

Joseph John Thomson lahir di Cheetham Hill, pinggiran kota Manchester pada tanggal 18 Desember 1856. Dia terdaftar di Owens College, Manchester, pada tahun 1870, dan pada tahun 1876 memasuki Trinity College, Cambridge sebagai seorang sarjana kecil. Dia menjadi Fellow Trinity College pada tahun 1880, ketika dia Kedua Wrangler dan prizeman Kedua Smith, dan ia tetap menjadi anggota College untuk sisa hidupnya, menjadi Dosen pada tahun 1883 dan Master pada tahun 1918.Dia adalah Cavendish Profesor Fisika Eksperimental di Cambridge, di mana ia berhasil Lord Rayleigh, 1884-1918 dan Profesor Kehormatan Fisika, Cambridge dan Royal Institution di London.
Minat awal Thomson dalam struktur atom tercermin dalam Risalah pada Gerak Vortex Rings yang memenangkan kepadanya Hadiah Adams tahun 1884. Aplikasi-Nya Dinamika untuk Fisika dan Kimia muncul pada tahun 1886, dan pada tahun 1892 ia Catatan tentang Penelitian terbaru di Listrik dan Magnetisme dipublikasikan.Karya yang terakhir dibahas hasil yang diperoleh setelah penampilan terkenal "Risalah" James Clerk Maxwell dan sering disebut sebagai "volume ketiga Maxwell". Thomson bekerja-sama dengan Profesor JH Poynting dalam empat jilid buku pelajaran fisika, Sifat Materi dan pada tahun 1895 ia menghasilkan Elemen dari matematika Teori Listrik dan Magnetisme, edisi ke-5 yang muncul pada tahun 1921.
Pada tahun 1896, Thomson mengunjungi Amerika untuk memberikan kursus dari empat ceramah, yang diringkas penelitian yang sekarang, di Princeton. Kuliah ini yang kemudian diterbitkan sebagai Discharge Listrik melalui Gas (1897). Setelah kembali dari Amerika, ia mencapai pekerjaan yang paling brilian dalam hidupnya - sebuah studi asli sinar katoda yang berpuncak pada penemuan elektron, yang diumumkan selama kuliah malam untuk Royal Institution pada Jumat, 30 April 1897. Bukunya, Konduksi Listrik melalui Gas, yang diterbitkan pada tahun 1903 digambarkan oleh Lord Rayleigh sebagai sebuah tinjauan dari "hari-hari besar Thomson di Laboratorium Cavendish". Edisi berikutnya, ditulis dengan kolaborasi dengan anaknya, George, muncul dalam dua jilid (1928 dan 1933).
Thomson kembali ke Amerika pada tahun 1904 untuk memberikan enam kuliah pada listrik dan materi di Universitas Yale. Mereka berisi beberapa saran penting tentang struktur atom.Ia menemukan sebuah metode untuk memisahkan jenis atom dan molekul dengan menggunakan sinar positif, sebuah ide yang dikembangkan oleh Aston, Dempster dan lainnya terhadap penemuan isotop banyak. Selain itu hanya disebutkan, ia menulis buku, Struktur Cahaya (1907), Teori corpuscular Matter (1907), Sinar Listrik Positif (1913), The Electron in Chemistry (1923) dan otobiografinya, Recollections dan Refleksi (1936), antara banyak terbitan lainnya.
Thomson, penerima Order of Merit, gelar kebangsawanan pada tahun 1908. Dia dipilih mahasiswa Fellow di Royal Society pada 1884 dan menjabat Presiden selama 1916-1920, ia menerima Medali Royal and Hughes pada tahun 1894 dan 1902, dan Medali Copley tahun 1914. Dia dianugerahi Medali Hodgkins (Smithsonian Institute, Washington) tahun 1902; Medali Franklin dan Medali Scott (Philadelphia), 1923; Medal Mascart (Paris), 1927; Medali Dalton (Manchester), 1931; dan Medali Faraday ( Institute of Civil Engineers) pada tahun 1938. Dia adalah Presiden British Association tahun 1909 (dan dari Bagian A pada 1896 dan 1931) dan ia memegang gelar doktor kehormatan dari Universitas Oxford, Dublin, London, Victoria, Columbia, Cambridge, Durham, Birmingham, Göttingen, Leeds, Oslo , Sorbonne, Edinburgh, Reading, Princeton, Glasgow, Johns Hopkins, Aberdeen, Athens, Cracow dan Philadelphia.
Pada tahun 1890, ia menikah dengan Rose Elisabeth, anak Sir George E. Paget, KCBMereka punya satu anak, kini Sir George Paget Thomson, Profesor Emeritus Fisika di Universitas London, yang dianugerahi Hadiah Nobel untuk Fisika pada tahun 1937, dan satu putri.
Dari Nobel Lectures, Fisika 1901-1921, Elsevier Publishing Company, Amsterdam, 1967
Ini otobiografi / biografi ini ditulis pada saat penghargaan dan pertama kali diterbitkan dalam seri buku Les Prix Nobel. Ia kemudian diedit dan diterbitkan di Nobel Lectures. Untuk mengutip dokumen ini, selalu menyatakan sumber seperti yang ditunjukkan di atas.
Untuk informasi biografis lebih diperbarui, lihat: Thomson, Joseph John, Recollections dan Refleksi. G. Bell and Sons: London, 1936.

2. Pengertian Elektron

            Elektron adalah partikel subatomik yang bermuatan negatif dan umumnya ditulis sebagai e-. Elektron tidak memiliki komponen dasar ataupun substruktur apapun yang diketahui, sehingga ia dipercayai sebagai partikel elementer. Elektron memiliki massa sekitar 1/1836 massa proton. mentum sudut (spin) instrinsik elektron adalah setengah nilai integer dalam satuan ħ, yang berarti bahwa ia termasuk fermion. Antipartikel elektron disebut sebagai positron, yang identik dengan elektron, tapi bermuatan positif. Ketika sebuah elektron bertumbukan dengan positron, keduanya kemungkinan dapat saling berhambur ataupun musnah total, menghasilan sepasang (atau lebih) foton sinar gama. Elektron, yang termasuk ke dalam generasi keluarga partikel lepton pertama, betisipasi dalam interaksi gravitasi, interaksi elektromagnetik dan interaksi lemah. sama sprti semua materi, elektron memiliki sifat bak partikel maupun bak gelombang (dualitas gelombang-partikel), sehingga ia dapat bertumbukan dengan partikel lain dan berdifraksi seperti cahaya. Oleh karena elektron termasuk fermion, dua elektron berbeda tidak dapat menduduki keadaan kuantum yang sama sesuai dengan asas pengecualian Pauli.

Konsep muatan listrik yang tidak dapat dibagi-bagi lagi diteorikan untuk menjelaskan sifat-sifat kimiawi atom oleh filsuf alam Richard Laming pada awal tahun 1838; nama electron diperkenalkan untuk menamakan muatan ini pada tahun 1894 oleh fisikawan Irlandia George Johnstone Stoney. Elektron berhasil diidentifikasikan sebagai partikel pada tahun 1897 oleh J. J. Thomson.

3.  Teori dan Model Atom Thomson

            Berdasarkan penemuan tabung katode yang lebih baik oleh William Crookers, makaJ.J. Thomson meneliti lebih lanjut tentang sinar katode dan dapat dipastikan bahwa sinar katode merupakan partikel, sebab dapat memutar baling-baling yang diletakkan diantara katode dan anode. Dalam tabung katode tekanan gas dalam tabung dapat diatur melalui pompa isap (pompa vakum). Pada tekanan cukup rendah  dan tegangan yang cukup tinggi (beberapa ribu volt), gas dalam tabung akan berpijar dengan cahaya yang warnanya tergantung pada jenis gas dalam tabung (gas neon berwarna merah, gas natrium berwarna kuning). Jika tekanan gas dikurangi, maka daerah di depan katode akan menjadi gelap. Daerah gelap ini akan bertambah jika tekanan gas dalam tabung terus dikurangi, akhirnya seluruh tabung menjadi gelap, tetapi bagian tabung didepan katode berpendar dengan warna kehijauan.

Melalui percobaan dapat ditunjukkan bahwa  perpendaran tersebut disebabkan oleh suatu radiasi yang memancar dari permukaan katode menuju anode. Oleh karena berasal dari katode, maka radiasi ini disebut sinar katode. Hasil percobaan tabung katoda ini membuktikan bahwa ada partikel bermuatan negatif dalam suatu atom karena sinar tersebut dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik. Selanjutnya sinar katode ini merupakan partikel yang bermuatan negatif dan oleh Thomson partikel ini dinamakan elektron.

Kelemahan dari teori yang diajukan Dalton diperbaiki oleh JJ. Thomson. Dia memfokuskan pada muatan listrik yang ada dalam sebuah atom. Dengan eksperimen menggunakan sinar kotoda, membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom dan partikel tersebut adalah elektron. Thomson juga memastikan bahwa atom bersifat netral, sehingga diadalam atom juga terdapat partikel yang bermuatan positif.
Selanjutnya Thomson mengajukan model atom, yang dinyatakan bahwa atom merupakan bola yang bermuatan positif, dan elektron tersebar dipermukaannya, seperti roti ditaburi kismis atau seperti kue onde-onde dimana permukaannya tersebar wijen.
Thomson juga menambahkan bahwa atom bersifat netral sehingga jumlah proton dalam bola sama dengan jumlah elektron yang ada di permukaannya.

Model Atom Thomson

Pada tahun  1897 Thomson menemukan elektron, suatu partikel bermuatan negatif yang lebih ringan daripada atom. Dia memperlihatkan bahwa elektron merupakan partikel subatomik . dari penemuannya ini  J.J. Thomson mengemukakan dugaan (hipotesis) sebagai berikut :  “karena elektron bermuatan negatif, sedangkan atom bermuatan listrik netral maka haruslah ada muatan listrik positif  yang mengimbangi muatan elektron dalam atom.” Maka ia mengusulkan suatu model atom yang dikenal dengan model atom roti kismis sebagai berikut :

1.      Atom berbentuk bola pejal bermuatan positif yang homogen (diibaratkan sebagai roti).

2.      Elektron bermuatan negatif tersebar di dalamnya (seperti kismis yang tersebar di dalam roti.)  

4 . Kelebihan dan Kelemahan Model Atom Thomson

Model atom Thomson juga memiliki kelebihan dan kekurangan, diantaranya yaitu :

v  Kelebihan

1.      Membuktikan adanya partikel lain yang bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom bukan merupakan bagian terkecil dari suatu unsur.

2.      Dapat menerangkan sifat listrik atom.

v  Kelemahan

1.      Model Thomson ini tidak dapat menjelaskan susunan muatan positif dan negatif dalam bola atom tersebut.

2.      Tidak dapat  menerangkan fenomena penghamburan partikel alfa oleh selaput tipis emas yang dikemukakan oleh Rutherford.

3.      Tidak dapat menjelaskan adanya inti atom.