Deret Balmer Dari Spektrum Atom Hidrogen

13
Deret Balmer dari Spektrum Atom Hidrogen Laporan Praktikum diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah eksperimen fisika II yang diampuh oleh Drs. David Tarigan, M.Si. Oleh Nia Nurhayati 1206360 Teman sekelompok Dea Hertiara Municha Pelaksanaan Praktikum: Hari/tanggal/jam : Selasa/ 13 Oktober 2014/ 08.40 10.20 WIB LABORATORIUM FISIKA LANJUT PROGRAM STUDI FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA 2014

description

laporan

Transcript of Deret Balmer Dari Spektrum Atom Hidrogen

  • Deret Balmer dari Spektrum Atom Hidrogen

    Laporan Praktikum

    diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah eksperimen fisika II

    yang diampuh oleh Drs. David Tarigan, M.Si.

    Oleh

    Nia Nurhayati 1206360

    Teman sekelompok

    Dea Hertiara Municha

    Pelaksanaan Praktikum:

    Hari/tanggal/jam : Selasa/ 13 Oktober 2014/ 08.40 10.20 WIB

    LABORATORIUM FISIKA LANJUT

    PROGRAM STUDI FISIKA

    JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA

    FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

    UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

    2014

  • A. Tujuan

    1. Menentukan harga konstanta Rydberg dan spektrum atom Hidrogen

    B. Dasar Teori

    Pengamatan menunjukkan bahwa gas yang bersuhu tinggi memancarkan cahaya

    dengan spektrum garis yang memiliki garis keteraturannya sendiri. Spektrum gas juga dapat

    diperoleh dengan menempatkan gas itu di dalam tabung yang diberi beda potensial cukup

    tinggi. Spektrum yang paling sederhana adalah spektrum gas hidrogen seperti gambar di

    bawah ini :

    Garis Spektrum

    Hidrogen

    Panjang Gelombang

    (Angstrom)

    Frekuensi

    (10 Hertz)

    H

    H

    H

    H

    -

    -

    H

    6562,8

    4861,3

    4340,5

    4101,7

    -

    -

    3645,6

    4,569

    6,618

    6,908

    7,310

    -

    -

    8,224

    Gambar 6.1

    Spektrum Gas Atom Hidrogen

    H H H H

    7000 A 6000 A 5000 A

  • Atom hidrogen merupakan atom yang paling sederhana, terdiri dari sebuah proton dan

    sebuah elektron. Pada tahun 1913 Neils Bohr mengajukan postulat tentang atom hidrogen

    sebagai berikut :

    1. Atom hidrogen terdiri dari sebuah elektron yang bergerak dalam suatu lintas edar

    berbentuk lingkaran mengelilingi inti atom; gerak elektron tersebut dipengaruhi oleh gaya

    tarik coulomb sesuai dengan kaidah mekanika klasik.

    2. Lintas edar elektron dalam atom hidrogen yang mantap hanyalah yang

    mempunyai harga momentum anguler L yang merupakan kelipatan dari tetapan Planck

    dibagi 2.

    nL

    2

    hnmvr

    Dalam lintas edar yang mantap elektron yang mengelilingi inti atom tidak

    memancarkan energi elektromagnetik. Dalam hal tersebut energi totalnya tidak berubah.

    Energi elektromagnetik dipancarkan oleh sistem atom apabila suatu elektron yang

    melintasi orbit mantap lain yang berenergi Ef. Pancaran energi elektromagnetnya memiliki

    frekuensi yang besarnya sama dengan :

    h

    EE fiif

    Kita dapat menghitung radius orbit dan energi total sistem sebagai berikut :

    Gaya tarik menarik antara elektron dan inti (gaya coulomb) besarnya sama dengan gaya

    sentripetal :

    r

    mv

    r

    e 2

    2

    2

    04

    1

    (1)

    Berdasarkan postulat dua Neils Bohr :

    nmvr ...(2)

    dengan n adalah bilangan kuantum utama : 1, 2, 3,

  • Maka dari kedua persamaan tersebut dapat diperoleh radius orbit elektron sebagai

    berikut :

    me

    nr

    2

    2

    0

    2 4 (3)

    dan kecepatan elektron mengelilingi inti :

    0

    1

    4

    ev

    n (4)

    Dengan mengetahui r dan v maka energi total sistem diperoleh sebagai berikut :

    2220

    4

    21

    4 n

    meEn

    atau

    222

    0

    2

    4 1

    8 n

    meEn

    (5)

    Persamaan (5) tersebut secara langsung menunjukkan besar energi sistem keadaan

    stasioner yang diperbolehkan. Tingkat-tingkat energi atom hidrogen dapat

    direpresentasikan dengan gambar berikut :

    Gambar (3) menunjukkan transisi antara tingkatan-tingkatan energi atom hidrogen.

    Garis L, L adalah deret Lyman. B, B dan seterusnya adalah deret Balmer, serta P, P

    n = 1

    n = 2

    n = 3

    n = 4

    n = 5

    Gb.2

    n = 1

    n = 2

    n = 3

    n = 4

    n = 5

    Gb.3

  • dan seterusnya adalah deret Paschen. Garis-garis yang diamati pada spektrum berhubungan

    dengan transisi antara tingkat-tingkat energi tersebut. Seperti terlihat pada gambar (3),

    dengan panah-panah menjukkan semua kemungkinan transisi.

    Energi suatu garis-garis diberikan oleh :

    2222

    0

    2

    2 11

    8 ifif

    nn

    meE

    (6)

    dimana subskrip i dan f masing-masing menyatakan keadaan awal dan akhir. Berdasarkan

    postulat Neils Bohr ke empat yang menyatakan bahwa :

    hE (7)

    dan hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi dinyatakan dengan :

    C

    1 . (8)

    maka dari persamaan (6), (7) dan (8) diperoleh :

    22

    111

    ifif nnR

    (9)

    dengan R menyatakan konstanta Rydberg = 1,097.107 m

    -1.

    Bila nf = 1 dan ni 2 maka seluruh garis-garis jatuh di depan cahaya tampak

    membentuk deret yang dinamakan deret Lyman.

    Bila nf = 2 dan ni 3 maka seluruh garis-garis jatuh di daerah cahaya tampak

    membentuk deret yang dinamakan deret Balmer seperti gambar (1).

    Garis dengan panjang gelombang terbesar terletak di daerah merah, disebut H yang

    bersesuaian dengan ni = 3. Selanjutnya H bersesuaian dengan ni = 4 dan H bersesuaian

    dengan ni = 5 masing-masing terletak di daerah biru, demikian seterusnya dan yang terkecil

    adalah H yang terletak di daerah ultra ungu.

  • Pengukuran panjang gelombang yang dipancarkan oleh atom hidrogen tereksitasi

    didasarkan pada prinsip interferensi dengan menggunakan kisi-kisi. Interferensi konstruktif

    terjadi bila beda lintasan merupakan kelipatan dari panjang gelombangnya.

    n = orde difraksi

    Lebar kisi dapat dihitung berdasarkan kisi difraksi (copy of Rawland Grating) yang

    digunakan. Dari persamaan (9) untuk deret Balmer :

    (

    )

    Berdasarkan Least Squares

    Dengan i = 3,4,5,..

    C. Alat dan Bahan

    1. Balmer Lamp (1500V, 50mA) 1 buah

    2. Power Supply (110-220V, Vs=1500V) 1 buah

    3. Copy of Rowland Grating (110/cm, 300/cm, 500/cm) 1 buah

    4. Spectrometer 1 buah

    D. Prosedur Percobaan

    1. Mengatur agar posisi lampu Balmer dan spektrometer berada pada suatu garis lurus.

    2. Memasang kisi difraksi pada spektrometer.

    3. Menyalakan lampu Balmer dengan menghubungkan ke power supply.

    4. Mengkalibrasi sudut terang pusat pada warna merah muda sebagai sudut standar (i).

    5. Memutar teleskop ke arah kanan sampai terlihat garis-garis spektrum warna.

    6. Meneropong salah satu warna spektrum hingga tepat ditengah-tengah medan pandang

    teleskop. Pada saat tersebut ukur dan catatlah besar sudut yang didapat.

  • 7. Menggeser teleskop ke garis warna berikutnya (ke arah kanan), kemudian ukur dan catat

    sudutnya dan lakukan terus sampai warna spektrum yang terakhir

    E. Data Hasil Percobaan

    Dengan lebar celah 1000/10mm

    d = 0,01 mm

    F. Pengolahan Data

    Dalam percobaan ini kisi difraksi yang disediakan adalah 1000 garis/ 10 mm atau

    dalam arti terdapat 100 garis tiap mm nya. Untuk menghitung jarak antar kisi:

    51 mm 1 10 m100

    d

    1. Menghitung panjang gelombang spektrum atom Hidrogen

    Panjang gelombang ini dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :

    Maka:

    Orde (n) Spektrum Warna 0

    1.

    Ungu 2,5

    Hijau 3

    Merah 3.7

    2.

    Ungu 4.5

    Hijau 5.5

    Merah 7.5

    3.

    Ungu 9.5

    Hijau 10.5

    Merah 11.5

  • a. Ungu

    b. Hijau

    c. Merah

  • 2. Menentukan konstanta Rydberg

    Untuk menentukan kostanta Rydberg, haruslah diketahui setiap panjang gelombang

    spektrum atom Hidrogen. Karena panjang gelombang sudah diketahui maka dapat

    digunakan rumus:

    (

    )

    Maka:

    a. Ungu

    b. hijau

    c. Merah

    maka rata-rata nilai Konstanta Rydbregh adalah:

  • Nilai ketidakpastian R dihitung menggunakan metode statistik sebagai berikut :

    N

    o R /m

    1 107 0.1301107 0.0169261014

    2 107 0.088107 0,0077441014

    3 107 0.218107 0,0475241014

    2.7181 107 0.0721941014

    Maka ketidakpastian dari R adalah

    Maka nilai Konstanta Rydberg adalah

    Persentase kesalahan:

    = 1,3

  • G. Analisis

    Berdasarkan hasil pengolahan data diatas, Spektrum atom Hidrogen yang dijelaskan

    oleh Balmer terdapat 4 spektrum, sedangkan dalam percobaan ini hanya didapat 3 spektrum

    saja antara lain adalah ungu, hijau dan merah, karena kesulitan untuk melihat.

    Dalam panjang gelombang spektrum yang didapat sebagai berikut :

    1. Ungu :

    2. Hijau :

    3. Merah : 6542 .

    Sedangkan dalam literature didapat

    1. Ungu : 4101

    2. Hijau :

    3. Merah : 6562 .

    Dan hasil perhitungan konstanta Rydberg adalah

    dengan persentase kesalahan 1,3 . Sedangkan menurut literature konstanta Rydberg

    bernilai 1,09732107/m.

    Setelah melakukan analisis, penyimpangan tersebut disebabkan oleh beberapa faktor

    diantaranya:

    1. Pada saat percobaan, sulit untuk memfokuskan warna ungu sebagai patokan warna awal

    yang dilihat.

    2. Ada cahaya lain yang mengganggu pada saat percobaan baik itu cahaya lampu neon

    ataupun cahaya center.

    3. Balmer lamp yang digunakan terlalu lama, sehingga spektrum warna yang terlihat

    kurang jelas.

    4. Kesalahan pada saat menentukan titik fokus pada setiap warna karena tidak begitu jelas

    terutama pada warna ungu.

    5. Power supply terlalu lama dinyalakan sehingga menjadi panas dan mengganggu

    spektrum atom warna yang ditampilkan.

  • 6. Tergesernya sudut dan spektrometer sehingga mengakibatkan tidak fokus dan tidak

    jelasnya warna yang dihasilkan pada balmer lamp.

    H. Kesimpulan

    Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dan dari hasil pengolahan data pada

    percobaan ini diperoleh :

    1. Panjang gelombang spektrum :

    a. Ungu :

    b. Hijau :

    c. Merah : 6542 .

    2. Nilai konstanta Rydberg yang diperoleh sebesar

    dengan persentase kesalahan 1,3%. Sedangkan menurut literature konstanta Rydberg

    bernilai 1,09732107/m.

    Daftar Pustaka

    Buku Petunjuk Eksperimen Fisika II . Bandung: UPI

    Surya, Yohanes. 2010. Fisika Modern. Serpong, Tangerang: Tim Kandel

  • LAMPIRAN

    Spektrometer

    Balmer Lamp

    Power Supply

    Skala Pembacaan Sudut

    Spektrum Atom Hidrogen