Eksperimen Franck-Hertz 1 LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA EKSPERIMENTAL LANJUT Percobaan : R-2 Eksperimen FRANCK - HERTZ Pelaksanaan Praktikum Hari: SeninTanggal : 19 September 2001 Jam ke :3-4 Oleh : Efinda Putri Normasari Susanto NIM. 080913075 Kerabat dalam kelompok : Ni Matut Tamima(080913006) Bandiyah Sri Aprilia (080913049) Mar Atus Solikha (080913066) Dosen Pembimbing : Herlik Wibowo, S.Si., M.Si LABORATORIUM RADIASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2010 Eksperimen Franck-Hertz 2 ABSTRAKSI Efinda Putri N S. Laporan Praktikum Fisika Eksperimental Lanjut (Eksperimental Franck Hertz). Laporan. 2011. Percobaan Frank Hertz bertujuan untuk mengetahui secara langsung kebenaran teori kuantum bahwa tenaga electron atom itu bertingkat tingkat (terkuantisasi). Mengamati hubungan antara arus anoda Ia dengan besarnya tegangan kisi Vg dan menetukan tegangan eksitasi aton Neon dan panjang gelombang foton yang dipancarkan. PadapercobaanFranckHertzelectronelectronmeninggalkankatodasetelah dipanasi dengan filamen pemanas. Kemudian electron itu di percepat menuju sebuah kisi oleh bedapotensialVg(ditambahkanenergykinetic),yangdapatdiatur.Electrondengan kecepatanVgdapatmenembuskisidanmencapaiplatanoda.Aruselectronyangmencapai plat anoda tersebut diukur dengan ammeter A. Jikaaruselectrontersebutdihalangidengansuatuatom(Neon),makaelectron electrondengankecepatanVgitudapatmenumbukatomatomneon,namuntidakada pelepasanenergykarenayangterjadiadalahtumbukanelasticsempurna.Untukmembuat electronmelepaskanenerginyaadalahjikaelectronmemilikienergyyangcukupuntuk menyebabkanatomNeonbertransisikesuatukeadaaneksitasi.Setelahelectronmengalami tumbukantersebutmakaakanbergerakdenganenergylebihrendah.Dengandemikianjika electron harus melewati kisi dan energinya tidak cukup untuk mengatasi tegangan perlambat rendah,iatidakakandapatmencapaiplatanoda,sehinggaaruspadaammeterpunakan mengalami penurunan. Dari percobaan ini diketahui bahwa panjang gelombang Neon adalah dan energy eksitasi yang diperlukana adalah 16,00 eV, selain itu dihasilkan sebuah grafik hubungan antara Ia dengan tegangan kisi Vg yang menunjukkan adanya penurunan arus dengan Vg tertentu sebagai berikut : Gambar 1.2 Grafik hubungan Ia dan Vg Eksperimen Franck-Hertz 3 Dengan demikian percobaan ini memberikan suatu bukti langsung mengenai kehadiran keadaan eksitasi atom. Eksperimen Franck-Hertz 4 METODE PERCOBAAN PercobaaninidilakukandenganpengamatanlangsungpadaalatFranckHertzdan pengamatan secara computerize dari data hasil percobaan tersebut. Tempat dan Waktu Percobaan -Tempat: Laboratorium Fisika Radiasi -Waktu: Senin, 19 September 2011 Peralatan 1.Pesawat Franck Hertz 2.Laptop/computer ( program excel) Prosedur 1.MengamatifungsifungsiperalatanyangterdapatpadapesawatFranckHeratz sebelummelakukanpercobaan,agarpadasaatmelakukanpercobaanbisaberjalan lancar. 2.MemilihsaklarAUTOuntukpercobaanpertamabilainginmenaikkantegangan antarakatodapercobaanFrankHertzdengangridkedua(G2)secaraotomatisdan selanjutnya diganti dengan tipe MANU untuk pengamatan yang lebih jelas. Eksperimen Franck-Hertz 5 3.Memilih saklar INTERNAL untuk mengukur arus antara G2 dengan plate (P) Frank Hertz. 4.Mengubah ubah nilai G1-K dan G2-P pelan pelan dan mengamati setiap perubahan arus yang terukur (Ia) untuk setiap nilai Vg, hingga terjadi perubahan nilai arus secara berkala/mendapatkan nilai 3 puncak. 5.UntukmendapatkanpengukurannilaiIadanVgsecarajelassehinggadapatdibuat sebuahgrafik,makasaklaryangdihidupkanadalahMANU,kenudianrubahnilai (G2-K) secara berkala (setiap 2 skala pada voltmeter/setiap kenaikan 4Volt) dan amati berapakah arus yang terukur di ampermeter Franck Hertz. 6.JanganlupasebelumpengamatanuntukIadanVg,settingtombolpenge_nol(zero adj)supayahasilyangdidapatkanakurat.Serta,tombolgainuntukmengatur kenaikan Ia supaya dapat diamati dengan mudah atau terbaca pada skala yang sesuai. 7.Setelah data terkumpul maka gunakan aplikasi excel untuk membuat grafik. Eksperimen Franck-Hertz 6 ANALISIS DATA Tabel kenaikan arus (Ia) dgn kenaikan Vg secara otomatis TeganganKuat Arus 4243 6069 7979 Tabel kenaikan arus (Ia) dengan kenaikan Vg secara manual No TeganganKuat ArusNoTeganganKuat Arus 146114441 2810124854 31214135261 41618145654 52020156052 62424166466 72828176876 83243187274 93647197669 104038208074 Grafik arus anoda (Ia) sebagai fungsi tegangan kisi (Vg) Gambar 1.3 Grafik Hubungan arus anoda (Ia) sebagai fungsi tegangan kisi (Vg) Ia Vg Eksperimen Franck-Hertz 7 Mencari tegangan kritis Diketahui : V1= 36 V2= 52 V3 =68 -Menghitung tegangan kritis Nilai Ve NVVm NnAE = A=1 216 16 += AV00 , 16 = AV volt 00 , 2562= AV volt ( ) volt V 512 16 162 2 2= + = A00 , 2562= AV volt =2o 02= o02= o0 = o volt Maka: ) 00 , 0 00 , 16 ( = A o V volt Nilai hceVe = eVehc= Eksperimen Franck-Hertz 8 ) 00 , 16 )( 10 6 , 1 () 10 998 , 2 )( 10 626 , 6 (198 34 = A = =776 10 776 , 07m A = 776 (A= angstrom) Menghitung Energi Foton J EEekseks181910 56 , 2) 00 , 16 )( 10 6 , 1 ( = =

Perbandingan E percobaan dengan literature Eksperimen Franck-Hertz 9 Gambar1.4 Diagram parsial energy Neon Eksperimen Franck-Hertz 10 PEMBAHASAN PadapercobaanFranck-Hertzyangkamilakukanpadadasarnyaterjadiperistiwa sebagai berikut: Elektronyangdipercepatbertumbukandenganatom(Neon)danmemberikan energinya ke elektronpada atom,menyebabkan elektron pada atom dapat berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi (mengalami eksitasi electron). Adanya eksitasi electron juga dapat ditunjukkan dengan adanya penurunan arus yang nampak pada percobaan Franck Hertz. Hal ini disebabkan karena adanya electron yang melepaskan energinya.ElectronmenumbukkandirinyapadaatomatomNeondansetelahnyaakan bergerakdenganenergyyanglebihrendah.Dengandemikianjikaelectronharusmelewati kisidanenerginyatidakcukupuntukmengatasiteganganperlambatrendah,iatidakakan dapatmencapaiplatanoda,sehinggaaruspadaammeterpunakanmengalamipenurunan. Dan hal ini pulalah yang menyebabkan grafik nampak seperti gambar 1.3 diatas. Tegangan kisi antara yang di sett secara automatis dengan yang manual menunjukkan hasilyangberbeda,halinidisebabkankarenapengamatanyangkurangteliti.Selainitu, kenaikanteganganterjadibegitusingkatsehinggapengamattidakbisamenentukannilanya secara tepat. Sehingga kami memilih untuk menganalisis selisih Tegangan kisi ( Ve ) ini pada percobaan yang secara manual. Tegangan kritis dari penghitungan analisis adalah 16,00Volt dengansimpangan0atautidakadakesalahansamasekali.Sehinggabisadikatakanbahwa percobaan Frank hertz yang kami lakukan berhasil. Selainitu,hasildaripercobaanmenunjukkanbahwaenergyfotonyangdihasilkan adalah16eVyangartinyaelectronpadaatomneonberadapadakeadaanmetastabil(state eksitasiyangmemilikilifetimerelatifpanjang),sehinggaprobabilitasuntukkembalike ground state sangat kecil. Jikadilihatdarihasilpercobaanyangdibandingkandenganliterature(gambar1.4) makaprosentasekesalahanpercobaanyangkamilakukanyakni15,34%.Halini mengindikasikan bahwa electronNeon juga bisa mengalami transisi electron pada energy 16 eV.Selainituelectrondapatbereksitasisampaidikulitpdenganenergyeksitasiterbesar adalah 18,9 eV. Eksperimen Franck-Hertz 11 KESIMPULAN -Penurunanarus(Ia )yangterjadidalampercobaanFranckHertzdikarenakan adanyaelectronyangmelepaskanenerginyasetelahbertumbukandenganatomneon sehinggaelectrondariatomatomneondapatbereksitasiketingkatenergyyang lebih tinggi. -Untukmengeksitasielectrondarikeadaandasarketingkatyanglebihtinggi diperlukan energy sebesar 2,56 x 10-18 J atau 16 eV. -Panjang gelombang () Neon dalam percobaan adalah 776 -Prosentasekesalahandarienergyfotonantarapercobaandanliteratureadalah 15,34 %. Eksperimen Franck-Hertz 12 DAFTAR PUSTAKA 1.Http://apbrwww5.apsu.edu/schultzk/modern/3701%20lab%20manual/05%20Franck-Hertz/Franck-Hertz.pdf 2.Www.tofi.or.id/downl2.3.Www.tofi.or.id/download_file/Kul_13_3.ppt 4.Www.phy.davidson.edu/ModernPhysicsLabs/f-hertz.html 5.Krane, Kenneth. Fisika Modern. Penerbit: Universitas Indonesia (UI-Press).2008