Deret Balmer Dari Spektrum Atom Hidrogen
-
Upload
nianurhayati20 -
Category
Documents
-
view
425 -
download
50
description
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