SEJARAH PERKEMBANGAN KOMPUTER

SEJARAH PERKEMBANGAN KOMPUTER

Komputer yang biasa digunakan saat ini merupakan evolusi panjang dari komputer terdahulu sejak pertama kali diciptakan dimana komputer sangat terbatas penggunaan dan kegunaannya karena belum dikomersilkan serta memerlukam keahlian khusus untuk mengoperasikannya.

Meskipun demikian perjalanan sejarah perkembangan komputer tak terhenti bahkan telah beberapa kali mengalami evolusi ditiap generasinya dan dari tiap generasi menunjukkan perbedaan-perbedaan yang sangat menonjol seiring kemajuan teknologi yang sangat mendukung perkembangan komputer itu sendiri.

Istilah Komputer berasal dari bahasa latin, yaitu komputer, dan dalam bahasa Inggris to komputer yang sama-sama berarti menghitung, karena awalnya komputer lebih digunakan sebagai perangkat bantu dalam hal penghitungan angka-angka sebelum akhirnya menjadi perangkat multifungsi. Komputer saat ini adalah hasil evolusi panjang dari komputer zaman dahulu, yang mulanya adalah alat mekanik dan elektronik. 

Komputer dapat didefinisikan sebagai suatu peralatan elektronik yang terdiri dari beberapa komponen, yang dapat bekerja sama antara komponen satu dengan yang lain untuk menghasilkan suatu informasi berdasarkan program dan data yang ada. Adapun komponen komputer adalah meliputi perangkat keras (hardware) seperti layar monitor, CPU, keyboard (papan ketik), mouse (tetikus) dan printer (alat pencetak). Namun, tanpa printer, komputer tetap dapat melakukan tugasnya sebagai pengolah data, namun sebatas terlihat di layar monitor belum dalam bentuk print out (hasil cetakan dari monitor ke kertas). Tidak hanya hardware, komponen komputer juga meliputi perangkat lunak (software) seperti sistem operasi (contohnya Windows, Linux, MACOSX), software kantor (Microsoft Office, iWork, OpenOffice.org), dan pemutar media (Windows Media Player, QuickTime, Winamp). 

Komputer telah terjadi berbagai perkembangan yang signifikan. Dari berbagai penemuan yang kecil dapat berkembang menjadi berbagai penemuan yang sangat luar biasa. Dalam waktunya, perkembangan komputer dibagi menjadi dua, yaitu perkembangan komputer sebelum tahun 1940 dan perkembangan komputer setelah tahun 1940.

A. Perkembangan Komputer Sebelum Tahun 1940

Sejak dahulu kala, proses pengolahan data telah dilakukan oleh manusia. Manusia juga menemukan alat-alat mekanik dan elektronik untuk membantu manusia dalam penghitungan dan pengolahan data supaya bisa mendapatkan hasil lebih cepat. Bagaimanapun juga alat pengolah data dari sejak jaman purba sampai saat ini bisa kita golongkan ke dalam 4 golongan besar.

1.      Peralatan manual: yaitu peralatan pengolahan data yang sangat sederhana, dan faktor terpenting dalam pemakaian alat adalah menggunakan tenaga tangan manusia. 

2.      Peralatan Mekanik: yaitu peralatan yang sudah berbentuk mekanik yang digerakkan dengan tangan secara manual. 

3.      Peralatan Mekanik Elektronik: Peralatan mekanik yang digerakkan oleh secara otomatis oleh motor elektronik. 

4.      Peralatan Elektronik: Peralatan yang bekerjanya secara elektronik penuh. Beberapa peralatan yang telah digunakan sebagai alat hitung sebelum ditemukannya komputer: 

·         Abascus; 

·         Kalkulator roda numerik (numerical wheel calculator); 

·         Kalkulator roda numerik 2; 

·         Kalkulator Mekanik. 

Awal mula komputer yang sebenarnya dibentuk oleh seorang profesor matematika Inggris, Charles Babbage (1791-1871). Tahun 1812, Babbage memperhatikan kesesuaian alam antara mesin mekanik dan matematika mesin mekanik sangat baik dalam mengerjakan tugas yang sama berulang kali tanpa kesalahan sedang matematika membutuhkan repetisi sederhana dari suatu langkah-langkah tertentu. Masalah tersebut kemudian berkembang hingga menempatkan mesin mekanik sebagai alat untuk menjawab kebutuhan mekanik. Usaha Babbage yang pertama untuk menjawab masalah ini muncul pada tahun 1822 ketika ia mengusulkan suatu mesin untuk melakukan perhitungan persamaan diferensial. Mesin tersebut dinamakan Mesin Diferensial. Dengan menggunakan tenaga uap, mesin tersebut dapat menyimpan program dan dapat melakukan kalkulasi serta mencetak hasilnya secara otomatis. 

B. Perkembangan Komputer Setelah Tahun 1940 

1. Generasi Pertama (1940-1951)

Pada waktu Perang Dunia Kedua, negara-negara yang ikut dalam perang tersebut terus berusaha untuk mengembangkan komputer yang akan digunakan untuk mengeksploit potensi strategis yang dimiliki komputer. Karena hal ini, maka adanya peningkatan pendanaan dari negara untuk mempercepat pengembangan komputer serta kemajuan teknik komputer. Dan pada tahun 1941, seorang insinyur 

Jerman, Konrad Zuse berhasil membangun sebuah komputer Z3 yang digunakan untuk mendesain pesawat terbang dan juga peluru kendali. Di lain pihak, perihal sekutu yaitu Inggris pada tahun 1943 telah menyelesaikan komputer yang digunakan untuk memecahkan kode rahasia yang diberi nama Colossus, untuk memecahkan kode rahasia yang digunakan militer Jerman. Dan dampak dari pembuatan Colussus ini tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap perkembangan industri komputer.

Di samping itu, di pihak Amerika Serikat pada waktu itu dan berhasil mencapai kemajuan lainnya, yaitu seorang insinyur Harvard, Howard H. Aiken (1900-1973) yang bekerja dengan IBM berhasil memproduksi kalkulator elektronik untuk US Navy. Kalkulator tersebut berukuran panjang setengah lapangan bola kaki dan memiliki rentang kabel sepanjang 500mil. The Harvard-IBM Automatic Sequence Controlled Calculator, atau Mark I, merupakan komputer relai elektronik. Ia menggunakan sinyal elektromagnetik untuk menggerakkan komponen mekanik. Mesin tersebut beroperasi dengan lambat (ia membutuhkan 3-5 detik untuk setiap perhitungan) dan tidak fleksibel (urutan kalkulasi tidak dapat diubah). Kalkulator tersebut dapat melakukan perhitungan aritmetika dasar dan persamaan yang lebih kompleks.

Lalu perkembangan komputer lain pada masa itu adalah Electronic Numerical Integrator and Computer (ENIAC), yang dibuat oleh kerja sama antara pemerintah Amerika Serikat dan University of Pennsylvania. Terdiri dari 18.000 tabung vakum, 70.000 resistor, dan 5 juta titik solder, komputer tersebut merupakan mesin yang sangat besar yang mengonsumsi daya sebesar 160kW. Komputer tersebut dirancang oleh John Presper Eckert (1919-1995) dan John W. Mauchly (1907-1980), ENIAC merupakan komputer serbaguna (general purpose computer) yang bekerja 1000 kali lebih cepat dibandingkan Mark I.

Pada pertengahan 1940-an, John von Neumann (1903-1957) mendesain Electronic Discrete Variable Automatic Computer (EDVAC) pada tahun 1945 dengan sebuah memori untuk menampung baik program ataupun data. Teknik ini memungkinkan komputer untuk berhenti pada suatu saat dan kemudian melanjutkan pekerjaannya kembali.

Tahun 1951, UNIVAC I (Universal Automatic Computer I) yang dibuat oleh Remington Rand, menjadi komputer komersial pertama yang memanfaatkan model arsitektur von Neumann tersebut.

Komputer Generasi pertama dikarakteristik dengan fakta bahwa instruksi operasi dibuat secara spesifik untuk suatu tugas tertentu. Setiap komputer memiliki program kode-biner yang berbeda yang disebut “bahasa mesin” (machine language). Hal ini menyebabkan komputer sulit untuk diprogram dan membatasi kecepatannya. Ciri lain komputer generasi pertama adalah penggunaan tube vakum (yang membuat komputer pada masa tersebut berukuran sangat besar) dan silinder magnetik untuk penyimpanan data.

Dari penjelasan di atas, komputer generasi pertama mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:

·         Komponen yang dipergunakannya adalah tabung hampa udara (Vacum tube) untuk sirkuitnya. 

·         Program hanya dapat dibuat dengan bahasa mesin: Assembler. 

·         Ukuran fisik komputer besar, memerlukan ruangan yang luas. 

·         Cepat panas. 

·         Proses kurang cepat. 

·         Kapasitas penyimpanan kecil. 

·         Memerlukan daya listrik yang besar. 

·         Orientasi pada aplikasi bisnis. 

Yang termasuk komputer generasi pertama antara lain:

·         UNIVAC II (pabrik pembuatnya Sperry Rand – Univac) 

·         Datamatic 1000 (pabrik pembuatnya Honeywell) 

·         Mark II, Mark III, IBM 702, IBM 704, IBM 709 (pabrik pembuatnya International Business Machine) 

·         CRC, NCR 102A, NCR 102D (pabrik pembuatnya National Cash Register) 

·         BIZMAC I, BIZMAC II (pabrik pembuatnya RCA) 

2. Perkembangan Komputer Generasi Kedua

Pada tahun 1948, penemuan transistor sangat mempengaruhi perkembangan komputer. Transistor menggantikan tabung vakum di televisi, radio, dan komputer. Akibatnya, ukuran mesin-mesin elektrik berkurang drastis. Transistor mulai digunakan di dalam komputer mulai pada tahun 1956. Penemuan lain yang berupa pengembangan memori inti-magnetik membantu pengembangan komputer generasi kedua yang lebih kecil, lebih cepat, lebih dapat diandalkan, dan lebih hemat energi dibanding para pendahulunya.

Mesin pertama yang memanfaatkan teknologi baru ini adalah superkomputer. IBM membuat superkomputer bernama Stretch, dan Sprery-Rand membuat komputer bernama LARC. Komputer-komputer ini, yang dikembangkan untuk laboratorium energi atom, dapat menangani data dalam jumlah yang besar. Mesin tersebut sangat Mahal dan cenderung terlalu kompleks untuk kebutuhan komputasi bisnis, sehingga membatasi kepopulerannya. Hanya ada dua LARC yang pernah dipasang dan digunakan: satu di Lawrence Radiation Labs di Livermore, California, dan yang lainnya di US Navy Research and Development Center di Washington D.C. Komputer generasi kedua menggantikan bahasa mesin dengan bahasa Assembly. Bahasa Assembly adalah bahasa yang menggunakan singkatan-singkatan untuk menggantikan kode biner. Pada awal 1960-an, mulai bermunculan komputer generasi kedua yang sukses di bidang bisnis, di universitas, dan di pemerintahan.

Komputer-komputer generasi kedua ini merupakan komputer yang sepenuhnya menggunakan transistor. Mereka juga memiliki komponen-komponen yang dapat diasosiasikan dengan komputer pada saat ini: printer, penyimpanan dalam disket, memori, sistem operasi, dan program.

Salah satu contoh penting komputer pada masa ini adalah IBM 1401 yang diterima secara luas di kalangan industri. Pada tahun 1965, hampir seluruh bisnis-bisnis besar menggunakan komputer generasi kedua untuk memproses informasi keuangan. Program yang tersimpan di dalam komputer dan bahasa pemrograman yang ada di dalamnya memberikan fleksibilitas kepada komputer. Fleksibilitas ini meningkatkan kinerja dengan harga yang pantas bagi penggunaan bisnis. Dengan konsep ini, komputer dapat mencetak faktur pembelian konsumen dan kemudian menjalankan desain produk atau menghitung daftar gaji.

Beberapa bahasa pemrograman mulai bermunculan pada saat itu. Bahasa pemrograman Common Business-Oriented Language (COBOL) dan Formula Translator (FORTRAN) mulai umum digunakan. Bahasa pemrograman ini menggantikan kode mesin yang rumit dengan kata-kata, kalimat, dan formula matematika yang lebih mudah dipahami oleh manusia. Hal ini memudahkan seseorang untuk memprogram dan mengatur komputer. Berbagai macam karier baru bermunculan (programmer, analis, dan ahli sistem komputer). Industri peranti lunak juga mulai bermunculan dan berkembang pada masa komputer generasi kedua ini.

Dari penjelasan di atas, komputer generasi kedua mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:

·         Sirkuitnya berupa transistor. 

·         Program dapat dibuat dengan bahasa tingkat tinggi (high level language), seperti FORTRAN, COBOL, ALGOL. 

·         Kapasitas memori utama sudah cukup besar. 

·         Ukuran fisik komputer lebih kecil dibandingkan komputer generasi pertama. 

·         Proses operasi sudah cepat. 

·         Membutuhkan lebih sedikit daya listrik. 

·         Berorientasi pada bisnis dan teknik. 

Komputer generasi kedua di antaranya adalah :

·         UNIVAC III, UNIVAC SS80, UNIVAC SS90, UNIVAC 1107 9pabrik pembuatnya Sperry Rand-UNIVAC). 

·         Burrouhgs 200 (pabrik pembuatnya Burroughs). 

·         IBM 7070, IBM 7080, IBM 1400, IBM 1600. 

·         NCR 300 (pabrik pembuatnya National Cash Register). 

·         Honeywell 400, Honeywell 800. 

·         CDC 1604, CDC 160A (pabrik pembuatnya Control Data Corporation). 

·         GE 635, GE 645, GE 200 (pabrik pembuatnya General Electric). 

3. Perkembangan Komputer Generasi Ketiga

Meski transistor lebih unggul dari tube vakum, namun transistor menghasilkan panas yang cukup besar, yang berpotensi merusak bagian-bagian internal komputer. Batu kuarsa (quartz rock) menghilangkan masalah ini. Jack Kilby, seorang insinyur di Texas Instrument, mengembangkan sirkuit terintegrasi (IC: integrated circuit) di tahun 1958. IC mengombinasikan tiga komponen elektronik dalam sebuah piringan silikon kecil yang terbuat dari pasir kuarsa. Para ilmuwan berhasil memasukkan lebih banyak komponen-komponen ke dalam chip tunggal yang disebut semikonduktor. Hasilnya, komputer menjadi semakin kecil karena komponen-komponen dipadatkan dalam chip.

Kemajuan komputer generasi ketiga lainnya adalah penggunaan sistem operasi (operating system) yang memungkinkan mesin untuk menjalankan berbagai program yang berbeda secara bersama-sama dengan sebuah program utama yang memonitor dan mengoordinasi memori komputer.

Dari penjelasan di atas, komputer generasi ketiga mempunyai ciri-ciri sebagai berikut

·         Komponen yang digunakan adalah IC (Integrated Circuits). 

·         Peningkatan dari software-nya. 

·         Pemrosesan lebih cepat. 

·         Kapasitas memori lebih besar. 

·         Penggunaan listrik lebih hemat. 

·         Bentuk fisik lebih kecil. 

·         Harga semakin murah. 

Komputer generasi ketiga di antaranya adalah :

·         UNIVAC 1109, UNIVAC 9000. 

·         Burroughs 5700, Burroughs 6700, Burroughs 7700. 

·         GE 600, GE 235. 

·         CDC 3000, CDC 6000, CDC 7000. 

·         PDP-8, PDP-11 (pabrik pembuatnya Digital Equipment Corporation). 

4. Perkembangan Komputer Generasi Keempat

Pada tahun 1980-an, Very Large Scale Integration (VLSI) memuat ribuan komponen dalam sebuah chip tunggal. Ultra-Large Scale Integration (ULSI) meningkatkan jumlah tersebut menjadi jutaan. Kemampuan untuk memasang sedemikian banyak komponen dalam suatu keping yang berukuran setengah keping uang logam mendorong turunnya harga dan ukuran komputer. Hal tersebut juga meningkatkan daya kerja, efisiensi dan keterandalan komputer.

Chip Intel 4004 yang dibuat pada tahun 1971 membawa kemajuan pada IC dengan meletakkan seluruh komponen dari sebuah komputer (central processing unit, memori, dan kendali input/output) dalam sebuah chip yang sangat kecil. Sebelumnya, IC dibuat untuk mengerjakan suatu tugas tertentu yang spesifik. Sekarang, sebuah mikroprosesor dapat diproduksi dan kemudian diprogram untuk memenuhi seluruh kebutuhan yang diinginkan. Tidak lama kemudian, setiap perangkat rumah tangga seperti microwave oven, televisi, dan mobil dengan electronic fuel injection dilengkapi dengan mikroprosesor.

Pada pertengahan tahun 1970-an, perakit komputer menawarkan produk komputer mereka ke masyarakat umum. Komputer-komputer ini, yang disebut minikomputer, dijual dengan paket peranti lunak yang mudah digunakan oleh kalangan awam. Peranti lunak yang paling populer pada saat itu adalah program word processing dan spreadsheet. Pada awal 1980-an, video game seperti Atari 2600 menarik perhatian konsumen pada komputer rumahan yang lebih canggih dan dapat diprogram.

Pada tahun 1981, IBM memperkenalkan penggunaan Personal Computer (PC) untuk penggunaan di rumah, kantor, dan sekolah. Jumlah PC yang digunakan melonjak dari 2 juta unit di tahun 1981 menjadi 5,5 juta unit di tahun 1982. Sepuluh tahun kemudian, 65 juta PC digunakan. Komputer melanjutkan evolusinya menuju ukuran yang lebih kecil, dari komputer yang berada di atas meja (desktop computer) menjadi komputer yang dapat dimasukkan ke dalam tas (laptop), atau bahkan komputer yang dapat digenggam (palmtop). IBM PC bersaing dengan Apple Macintosh dalam memperebutkan pasar komputer. Apple Macintosh menjadi terkenal karena mempopulerkan sistem grafis pada komputernya, sementara saingannya masih menggunakan komputer yang berbasis teks.

Pada masa sekarang, kita mengenal perjalanan IBM compatible dengan pemakaian CPU: IBM PC/486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV (Serial dari CPU buatan Intel). Juga kita kenal AMD k6, Athlon, dsb. Ini semua masuk dalam golongan komputer generasi keempat.

Dari penjelasan di atas, komputer generasi keempat mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:

·         Menggunakan Large Scale Integration (LSI). 

·         Dikembangkan komputer mikro yang menggunakan microprocessor dan semiconductor yang berbentuk chip untuk memori komputer. 

Komputer generasi keempat di antaranya adalah:

·         IBM 370. 

·         Apple II. 

·         IBM PC/XT, IBM PC/AT, IBM PS/2, IBM PC/386, IBM PC/486. 

·         IBM Pentium II. 

5. Perkembangan Komputer Generasi Kelima

Banyak kemajuan di bidang desain komputer dan teknologi semakin memungkinkan pembuatan komputer generasi kelima. Dua kemajuan rekayasa yang terutama adalah kemampuan pemrosesan paralel, yang akan menggantikan model non Neumann. Model non Neumann akan digantikan dengan sistem yang mampu mengoordinasikan banyak CPU untuk bekerja secara serempak. Kemajuan lain adalah teknologi super konduktor yang memungkinkan aliran elektrik tanpa ada hambatan apapun, yang nantinya dapat mempercepat kecepatan informasi.

Pada generasi ini ditandai dengan munculnya: LSI (Large Scale Integration) yang merupakan pemadatan ribuan microprocessor ke dalam sebuah microprocessor. Selain itu, juga ditandai dengan munculnya microprocessor dan semi conductor. Perusahaan-perusahaan yang membuat microprocessor di antaranya adalah: Intel Corporation, Motorola, Zilog dan lainnya lagi. Di pasaran bisa kita lihat adanya microprocessor dari Intel dengan model 4004, 8088, 80286, 80386, 80486, dan Pentium.

Pentium-4 merupakan produksi terbaru dari Intel Corporation yang diharapkan dapat menutupi segala kelemahan yang ada pada produk sebelumnya, di samping itu, kemampuan dan kecepatan yang dimiliki Pentium-4 juga bertambah menjadi 2 GHz. Gambar-gambar yang ditampilkan menjadi lebih halus dan lebih tajam, di samping itu kecepatan memproses, mengirim ataupun menerima gambar juga menjadi semakin cepat.

Pentium-4 diproduksi dengan menggunakan teknologi 0.18 mikron. Dengan bentuk yang semakin kecil mengakibatkan daya, arus dan tegangan panas yang dikeluarkan juga semakin kecil. Dengan prosesor yang lebih cepat dingin, dapat dihasilkan kecepatan MHz yang lebih tinggi. Kecepatan yang dimiliki adalah 20 kali lebih cepat dari generasi Pentium–3.

Packard Bell iXtreme 4140i merupakan salah satu PC komputer yang telah menggunakan Pentium-4 sebagai prosesor dengan kecepatan 1.4 GHz, memori RDRAM 128 MB, hard disk sebesar 40 GB (1.5 GB digunakan untuk recovery), serta video card GeForce2 MX dengan memori 32 MB.

HP Pavilion 9850 juga merupakan PC yang menggunakan Pentium-4 untuk prosesor nya dengan kecepatan 1.4 GHz. PC Pentium-4 Hewllett-Packard ini daaing dengan dominan warna hitam dan abu-abu. Dibanding dengan PC lainnya, Pavilion merupakan PC Pentium-4 dengan fasilitas terlengkap. Memori yang dimiliki sebesar RDRAM 128 MB, hard disk 30 GB dengan monitor sebesar 17 inci.

Jepang adalah negara yang terkenal dalam sosialisasi jargon dan proyek komputer generasi kelima. Lembaga ICOT (Institute for new Computer Technology) juga dibentuk untuk merealisasikannya. Banyak kabar yang menyatakan bahwa proyek ini telah gagal, namun beberapa informasi lain bahwa keberhasilan proyek komputer generasi kelima ini akan membawa perubahan baru paradigma komputerisasi di dunia.

STRUKTUR ATOM

STRUKTUR ATOM

Atas dasar teori atom Dalton, kita dapat mendefinisikan atom sebagai satuan dasar dari sebuah atom elemen yang dapat masuk ke dalam kombinasi kimia. Dalton membayangkan atom itu keduanya sangat kecil dan tak terpisahkan. Namun, serangkaian investigasi yang dimulai pada tahun 1850-an dan diperluas ke abad ke-20 dengan jelas menunjukkan bahwa atom sebenarnya memiliki struktur internal; artinya, mereka terdiri dari partikel yang lebih kecil, yang disebut partikel subatom. Penelitian ini mengarah pada penemuan tiga seperti itu partikel — elektron, proton, dan neutron.

Atom terdiri dari proton, neutron dan elektron. Proton dan neutron berada di dalam inti atom. Sedangkan elektron terus berputar mengelilingi inti atom karena muatan listriknya. semua elektron bermuatan negatif (-) dan semua proton bermuatan positif (+) . sementara itu neutron bermuatan netral. Elektron bermuatan yang bermuatan negatif (-) ditarik oleh proton yang bermuatan positif (+) pada inti atom.

Dalam hal ini, semua atom di alam semesta akan terjadi bermuatan positif (+) karena ada kelebihan muatan listrik positif (+) di dalam proton.  Akibatnya, semua atom akan saling bertolak satu sama lain.

ELEKTRON

Setelah John Dalton (1766-1844) pada tahun 1803 mengemukakan teori atom yang pertama kali, maka tidak lama setelah itu dua orang ilmuwan yaitu Sir Humphry Davy (1778-1829) dan muridnya Michael Faraday (1791-1867), menemukan metode elektrolisis, yaitu cara menguraikan senyawa menjadi unsur-unsurnya dengan bantuan arus listrik. Dengan metode baru itulah akhirnya mereka menemukan bahwa atom mengandung muatan listrik.

Sejak pertengahan abad ke-19, para ilmuwan banyak meneliti daya hantar listrik dari gas-gas pada tekanan rendah. Tabung lampu gas pertama kali dirancang oleh Heinrich Geissler (1829-1879) dari Jerman pada tahun 1854. Rekannya, Julius Plucker (1801-1868), membuat eksperimen sebagai berikut. Dua pelat logam ditempatkan pada masing-masing tabung Geissler yang divakumkan, lalu tabung gelas itu diisi dengan gas pada tekanan rendah. Salah satu pelat logam (disebut anode) membawa muatan positif, dan pelat yang satu lagi (disebut katode) membawa muatan negatif. Ketika muatan listrik bertegangan tinggi dialirkan melalui gas dalam tabung, muncullah nyala berupa sinar dari katode ke anode. Sinar yang dihasilkan ini disebut sinar katode. Sifat sinar katode, antara lain :

1. merambat tegak lurus dari permukaan katode menuju anode;
2. merupakan radiasi partikel sehingga terbukti dapat memutar baling-baling;
3. bermuatan listrik negatif sehingga dibelokkan ke kutub listrik positif;
4. dapat memendarkan berbagai jenis zat, termasuk gelas.

Plucker ternyata kurang teliti dalam pengamatannya dan menganggap sinar tersebut hanyalah cahaya listrik biasa. Pada tahun 1875, William Crookes (1832-1919) dari Inggris, mengulangi eksperimen Plucker tersebut dengan lebih teliti dan mengungkapkan bahwa sinar katode merupakan kumpulan partikel-partikel yang saat itu belum dikenal.

Hasil-hasil eksperimen Crookes dapat dirangkum sebagai berikut.

1. Partikel sinar katode bermuatan negatif sebab tertarik oleh pelat yang bermuatan positif.
2. Partikel sinar katode mempunyai massa sebab mampu memutar baling-baling dalam tabung.
3. Partikel sinar katode dimiliki oleh semua materi sebab semua bahan yang digunakan (padat, cair, dan gas) menghasilkan sinar katode yang sama.

Partikel sinar katode itu dinamai “elektron” oleh George Johnstone Stoney (1817 – 1895) pada tahun 1891.Pada masa itu para ilmuwan masih diliputi kebingungan dan ketidaktahuan serta ketidakpercayaan bahwa setiap materi memiliki elektron karena mereka masih percaya bahwa atom adalah partikel terkecil penyusun suatu materi.

Pada tahun 1897, Joseph John Thompson (1856 – 1940) dari Inggris melalui serangkaian eksperimennya berhasil mendeteksi atau menemukan elektron yang dimaksud Stoney. Thompson membuktikan bahwa elektron merupakan partikel penyusun atom, bahkan Thompson mampu menghitung perbandingan muatan terhadap massa elektron (e/m), yaitu 1,759 x 10⁸ coulomb/gram.

Kemudian pada tahun 1908, Robert Andrew Millikan (1868-1953) dari Universitas Chicago menemukan harga muatan elektron, yaitu 1,602 x 10^-19 coulomb. Dengan demikian massa sebuah elektron dapat dihitung.

Massa satu elektron = e/(e/m) = (1,602 x 10^-19) / (1,759 x 10⁸) = 9,11 × 10^–28 gram

Percobaan tabung sinar katode pertama kali dilakukan oleh William Crookes (1875). Hasil eksperimennya yaitu ditemukannya seberkas sinar yang muncul dari arah katode menuju ke anode yang disebut sinar katode.

George Johnstone Stoney (1891) yang mengusulkan nama sinar katode disebut "elektron". Kelemahan dari Stoney tidak dapat menjelaskan pengaruh elektron terhadap perbedaan sifat antara atom suatu unsur dengan atom dalam unsur lainnya. Antoine Henri Becquerel (1896) menentukan sinar yang dipancarkan dari unsur-unsur radioaktif yang sifatnya mirip dengan elektron.

Joseph John Thomson (1897) melanjutkan eksperimen William Crookes yaitu pengaruh medan listrik dan medan magnet dalam tabung sinar katode.

Pembelokan sinar katode oleh medan listrik. [1]

Keterangan :

C = katode

A = anode

E = lempeng kondensor bermuatan listrik

F = layar yang dapat berpendar (berfluoresensi)

Hasil percobaan J.J. Thomson menunjukkan bahwa sinar katode dapat dibelokkan ke arah kutub positif medan listrik. Hal ini membuktikan terdapat partikel bermuatan negatif dalam suatu atom. Besarnya muatan dalam elektron ditemukan oleh Robert Andrew Milikan (1908) melalui percobaan tetes minyak Milikan seperti gambar berikut.

Diagram percobaan tetes minyak Milikan. [1]

Minyak disemprotkan ke dalam tabung yang bermuatan listrik. Akibat gaya tarik gravitasi akan mengendapkan tetesan minyak yang turun. Apabila tetesan minyak diberi muatan negatif maka akan tertarik ke kutub positif medan listrik. Dari hasil percobaan Milikan dan Thomson diperoleh muatan elektron –1 dan massa elektron 0, sehingga elektron dapat dilambangkan (⁰_-1e).

RADIOAKTIVITAS

Pada tahun 1895, fisikawan Jerman Wilhelm Röntgen † memperhatikan bahwa sinar katoda yang ditimbulkan kaca dan logam untuk memancarkan sinar yang sangat tidak biasa. Radiasi yang sangat energik ini menembus materi, piring fotografi tertutup gelap, dan menyebabkan berbagai zat untuk fluoresce. Karena sinar ini tidak dapat dibelokkan oleh magnet, mereka tidak bisa mengandung partikel bermuatan seperti sinar katoda. Röntgen menyebut mereka dengan sinar X karena sifat mereka tidak diketahui.

Sinar katode terdiri atas arus elektron. Arus diproduksi menggunakan voltase tinggi antara electrode yang ditempatkan pada masing-masing ujung tabung gelas yang udaranya hampir di kosongkan seluruhnya.

Sinar katode ini tidak khusus merembes dan sudah distop oleh beberapa sentimeter udara. Pada peristiwa ini Rontgen sudah sepenuhnya menutup tabung sinar katode dengan kertas hitam tebal sehingga biarpun listrik dinyalakan, tak ada cahaya yang bisa terlihat dari tabung.Akan tetapi, takkala Rontgen menyalakan arus listrik di dalam tabung sinar katode, dia terperanjat melihat bahwa cahaya mulai memijar pada layar yang terletak dekat bangku seperti distimulir oleh sinar lampu.Dia padamkan tabung dan layar (yang terbungkus barium platino cyanide).Lalu cahaya berhenti memijar karena tabung sinar katode sepenuhnya tertutup. Rontgen segera sadar bahwa suatu bentuk radiasi yang tak kelihatan mesti datang dari tabung ketika cahaya listrik dinyalakan.Karena ini merupakan hal yang misterius, dia sebut radiasi yang tampak itu “sinar-X” yang merupakan lambang matematik biasa untuk sesuatu yang tidak diketahui.Tergiur oleh penemuannya yang kebetulan itu, Rontgen menyisihkan penyelidikan-penyelidikan lainnya dan ia pusatkan perhatian terhadap penelaahan hal lain yang terkandung dalam “Sinar-X”. Sesudah beberapa minggu bekerja keras, dia menemukan bukti-bukti lain sebagai berikut:

1.      Sinar X bisa membuat sinar pelbagai benda kimia selain brium platinocyanide.

2.      Sinar X dapat menerobos lewat berbagai benda yang tak tembus oleh cahaya biasa. Rontgen menemukan bahwa sinar-X dapat menembus dagingnya, tetapi berhenti pada tulangnya. Dengan jalan meletakkan tangannya antara tabung sinar cathode dan layar yang bersinar, Rontgen dapat melihat di layar bayangan dari tulang tangannya.

3.      Sinar X berjalan menurut garis lurus; tidak seperti partikel bermuatan listrik, sinar X tidak terbelokkan oleh bidang magnet.

Bulan Desember 1895 Rontgen menulis kertas kerja pertamanya mengenai sinar-X. Laporannya dalam waktu singkat menggugah perhatian dan kegemparan. Dalam tempo beberapa bulan, banyak ilmuwan melakukan penyelidikan sinar-X dan dalam tempo setahun sekitar 1000 kertas kerja diterbitkan tentang masalah itu.

Salah seorang ilmuwan yang penyelidikannya langsung pada hasil penemuan Rontgen adalah Antoine Henry Becquerel.Orang ini meskipun maksud utamanya menyelidiki sinar-X, justru menemukan fenomena penting tentang radioaktivitas.Secara umum sinar-X bekerja bila energi tinggj elektron mengenai sasaran.Sinar-X itu sendiri tidak mengandung elektron.Akan tetapi, gelombang yang dapat terlihat mata (yaitu gelombang cahaya), kecuali panjang gelombang sinar-X jauh lebih pendek.

PROTON

Jika massa elektron 0 berarti suatu partikel tidak mempunyai massa. Namun pada kenyataannya partikel materi mempunyai massa yang dapat diukur dan atom bersifat atom itu netral.

Keberadaan partikel bermuatan positif yang dikandung oleh atom diisyaratkan oleh Eugen Goldstein (1850-1930) pada tahun 1886. Dengan ditemukannya elektron, para ilmuwan semakin yakin bahwa dalam atom pasti ada partikel bermuatan positif untuk mengimbangi muatan negatif dari elektron. Selain itu, jika seandainya partikel penyusun atom hanya elektron-elektron, maka jumlah massa elektron terlalu kecil dibandingkan terhadap massa sebutir atom.

Eugene Goldstein (1886) melakukan eksperimen dari tabung gas yang memiliki katode, yang diberi lubang-lubang dan diberi muatan listrik. Selanjutnya, dan gas yang berada di belakang lempeng katode menjadi berpijar. Peristiwa tersebut menunjukkan adanya radiasi yang berasal dari anode yang menerobos lubang pada lempeng katode. Sinar ini disebut sinar anode atau sinar positif. Sifat sinar anode, antara lain :

1. Merupakan radiasi partikel sehingga dapat memutar baling-baling;
2. Dalam medan listrik/magnet, dibelokkan ke kutub negatif, jadi merupakan radiasi bermuatan positif;
3. Partikel sinar anode bergantung pada jenis gas dalam tabung.

Percobaan Goldstein untuk mempelajari partikel positif.

Hasil eksperimen tersebut membuktikan bahwa pada saat terbentuk elektron yang menuju anode, terbentuk pula sinar positif yang menuju arah berlawanan melewati lubang pada katode. Setelah berbagai gas dicoba dalam tabung ini, ternyata gas hidrogen lah yang menghasilkan sinar muatan positif yang paling kecil baik massa maupun muatannya, sehingga partikel ini disebut dengan proton. Massa proton = 1 sma (satuan massa atom) dan muatan proton = +1.

Keberadaan partikel penyusun atom yang bermuatan positif itu semakin terbukti ketika Ernest Rutherford (1871-1937), orang Selandia Baru yang pindah ke Inggris, pada tahun 1906, bersama dua orang asistennya, yaitu Hans Geiger dan Ernest Marsden, melakukan serangkaian percobaan untuk mengetahui kedudukan partikel-partikel di dalam atom. Percobaan mereka dikenal dengan hamburan sinar alfa terhadap lempeng tipis emas. Mereka berhasil menghitung bahwa massa partikel bermuatan positif itu kira-kira 1.837 kali massa elektron. Kini kita menamai partikel itu proton, nama yang baru dipakai mulai tahun 1919.

Massa 1 elektron = 9,11 × 10^–28 gram

Massa 1 proton = 1.837 × 9,11 × 10^–28 gram = 1,673 × 10^–24 gram

Dari pengamatan mereka, didapatkan fakta bahwa partikel α yang ditembakkan pada lempeng logam emas yang tipis, sebagian besar diteruskan, dan ada sebagian kecil yang dibelokan bahkan ada juga beberapa di antaranya yang dipantulkan. Hal tersebut sangat mengejutkan bagi Rutherford. Penemuan ini menyebabkan gugurnya teori atom Thomson. Partikel α yang terpantul tersebut diperkirakan telah menabrak sesuatu yang padat di dalam atom. Dengan demikian atom tersebut tidak bersifat homogen seperti digambarkan oleh Thomson. Bahkan menurut pengamatan Marsden, diperoleh fakta bahwa satu di antara 20.000 partikel α akan membelok dengan sudut 90^o bahkan lebih.

Berdasarkan gejala-gejala tersebut, diperoleh beberapa kesimpulan antara lain:

1. Atom bukan merupakan bola pejal, karena hampir semua partikel alfa (α) diteruskan. Berarti, sebagian besar volume atom merupakan ruang kosong.
2. Partikel yang mengalami pembelokan ialah partikel α yang mendekati inti atom. Hal tersebut disebabkan keduanya bermuatan positif.
3. Partikel yang dipantulkan ialah partikel α yang tepat menabrak inti atom.

Berdasarkan fakta-fakta yang didapatkan dari percobaan tersebut, Rutherford mengusulkan model atomnya yang menyatakan bahwa atom terdiri atas inti atom yang sangat kecil dan bermuatan positif yang dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif. Jumlah proton dalam inti sama dengan jumlah elektron ynag mengelilingi inti, sehingga atom bersifat netral. Rutherford juga menduga bahwa di dalam inti atom terdapat partikel netral yang berfungsi untuk mengikat partikel-partikel positif agar tidak saling menolak. Dari percobaan tersebut, Rutherford dapat memperkirakan jari-jari atom kira-kira 10^–8 cm dan jari-jari inti kira-kira 10^–13 cm.

INTI ATOM

Setelah penemuan proton dan elektron, Ernest Rutherford melakukan penelitian penembakan lempeng tipis emas. Jika atom terdiri dari partikel yang bermuatan positif dan negatif maka sinar alfa yang ditembakkan seharusnya tidak ada yang diteruskan atau menembus lempeng sehingga muncullah istilah inti atom. Ernest Rutherford dibantu oleh Hans Geiger dan Ernest Marsden (1911) menemukan konsep inti atom didukung oleh penemuan sinar X oleh WC. Rontgen (1895) dan penemuan zat radioaktif (1896). Percobaan Rutherford dapat digambarkan sebagai berikut.

Percobaan Rutherford, hamburan sinar alfa oleh lempeng emas.

Hasil percobaan ini membuat Rutherford menyatakan hipotesisnya bahwa atom tersusun dari inti atom yang bermuatan positif dan dikelilingi elektron yang bermuatan negatif, sehingga atom bersifat netral. Massa inti atom tidak seimbang dengan massa proton yang ada dalam inti atom, sehingga dapat diprediksi bahwa ada partikel lain dalam inti atom.

NEUTRON

Setelah para ilmuwan mempercayai adanya elektron dan proton dalam atom, maka timbul masalah baru, yaitu jika hampir semua massa atom terhimpun pada inti (sebab massa elektron sangat kecil dan dapat diabaikan), ternyata jumlah proton dalam inti belum mencukupi untuk sesuai dengan massa atom. Jadi, dalam inti pasti ada partikel lain yang menemani proton-proton.

Prediksi dari Rutherford memacu W. Bothe dan H. Becker (1930) melakukan eksperimen penembakan partikel alfa pada inti atom berilium (Be) dan dihasilkan radiasi partikel berdaya tembus tinggi. Eksperimen ini dilanjutkan oleh James Chadwick (1932). Ternyata partikel yang menimbulkan radiasi berdaya tembus tinggi itu bersifat netral atau tidak bermuatan dan massanya hampir sama dengan proton. Massa sebutir neutron adalah 1,675 × 10^–24 gram. Partikel ini disebut neutron dan dilambangkan dengan ¹₀n .