SPEKTROMETER ATOM
A. TUJUAN PERCOBAAN
1. Mengkalibrasi Spektrometer Hilger dengan spectrum neon dan
spectrum merkuri.
2. Menentukan panjang gelombang dari berbagai spectrum emisi
dari berbagai atom yang dimiliki gas dalam tabung lampu (Neon
dan Merkuri)serta menentukan transisi elektronya.
B. ALAT DAN BAHAN
1. Spectrometer Hilger
2. Lampu tabung gas Neon dan Merkuri.
3. Clamp Holder
4. Kumparan Rumkorf
5. Power Suplay
6. Prisma
7. Senter
C. DASAR TEORI
Setiap atom mempunyai konfigurasi elektron tertentu. Sebagai
contoh atom sodium mempunyai 11 elektron, hal itu berarti kulit
pertamanya n = 1 dan kulit keduanya n = 2 terisi penuh oleh elektron
sementara kulit ketiga n = 3 baru terisi 1 elektron.
Elektron – elektron stasioner dalam atom mempunyai tenaga
tertentu yang secara lengkap dinyatakan dengan bilangan – bilangan
kuantum, yakni :
n = 1,2,3,......... ( disebut sebagai bilangan kuantum utama )
l = 0,1,2,......(n-1) ( disebut sebagai bilangan kuantum
orbital )
ml = - l,(-l + 1),..... l-1, l (disebut bilangan kuantum magnetik
orbital)
ms = ± s
Rahmawati Theofani DiamantiPGSBI class, Fisika, UNIMA
Tenaga elektron –elektron dalam atom membentuk semacam
aras – aras tenaga, disebut sebagai aras tenaga atom, yang untuk
atom – atom dengan elektron tunggal. Menurut teori kuantum Bohr
dinyatakan sebagai :
En=−Rhc ( zn )……………………………………….(1)Dengan :
R = 1, 097 x 107 m-1 disebut sebagai tetapan Rydberg
h = 6,625 x 10-34 J.s disebut sebagai tetapan Planck
c = 3 x 108 m/s sebagai kecepatan cahaya.
Z sebagai nomor atom
Elektron –elektron dalam atom dapat berpindah dari aras tenaga
(tingkatan energi) ke aras tenaga yang lain dengan mengikuti aturan
seleksi yaitu :
∆l =± 1 dan ∆ ml = 0, ± 1
...............................(2)
Perpindahan elektron didalam atom dari satu aras tenaga ke
aras tenaga yang lebih tinggi dapat terjadi dengan menyerap energi
dari luar ( dapat berupa panas, tenaga kinetik, tenaga radiasi dll ).
Sedangkan perpindahan elektron ke aras yang lebih rendah pada
umumnya disertai dengan pancaran tenaga radiasi. Radiasi
gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh elektron yang
berpindah dari aras tenaga ( yang memiliki bilangan kuantum utama n
) kearas tenaga dengan bilangan kuantum m < n mempunyai bilangan
gelombang yang dapat dinyatakan dengan persamaan :
v=1λ=RZ2( 1m2− 1
n2 )……………………………….(3)Dimana :
λ = panjang gelombang radiasi
Dengan adanya gelombang elektromagnetik yang dipancarkan karena
transisi elektron – elektron dalam atomm muncullah spektrum sebagai
pancaran / emisi dalam atom, yang dapat member informasi
Rahmawati Theofani DiamantiPGSBI class, Fisika, UNIMA
mengenai adanya kuantitasi dan aras – aras tenaga elektron dalam
atom.
Dalam hal spektrum pancaran atom terletak pada daerah cahaya
tampak memudahkan dilakukan pengamatan dan pengukuran –
pengukuran panjang gelombangnya. Panjang gelombang spektrum
sebagai panjang gelombang atom dapat diukur dengan menggunakan
Spektrometer Higler, yang sudah dilengkapi dengan skala panjang
gelombang.
Atau dapat juga menggunakan spektrometer yang baru dilengkapi
dengan skala sudut dalam orde menit.
Dengan menggunakan spektrum Mercuri, yang panjang
gelombangnya sudah diketahui dari pustaka :
λ merah = 6907 Å λ hijau 1 = 5460,6 Å λ ungu = 4046,6
Å
λ kuning 1= 5789,7Å λ hijau 2 = 4916 Å
λ kuning 2= 5769 Å λ biru = 4358,4 Å
untuk atom – atom kompleks tetapan Rydberg telah memasukkan
korelasi pada bilangan kuantum utama dalam rumus Bohr sehingga
rumus (3) berubah menjadi :
v=1λ=RZ0
2 ¿
Dimana a dan b adalah penyimpangan dari bilangan bulat n dan m,
disebut cacat kuantum.
D. JALANNYA PERCOBAAN
1. Spectrometer diatur agar pada lensa mata gari silang Nampak
jelas dengan cara mengarahkan teropong pada kolimator juga
kearag lampu Merkuri atau lampu Neon (dalam suatu posisi
lurus)2
2. Atur juga lensa okulernya agar benda yang diamati jelas
kelihatan .
Rahmawati Theofani DiamantiPGSBI class, Fisika, UNIMA
3. Atur kolimator agar cahaya dari sumber tampak tajam dengan
menyetel lebar celah pada kolimator setipis mungkin.
4. Letakan prisma dimeja Spektrometer dengan posisi samping
prisma yang bening terarah ketengah-tengah lensa objektif pada
kolimator.
5. Kemudian tarik kesamping teropong sambil diamati lensa
terjadinya spectrum.
6. Sambil mengamati lewat lensa pada teropong sambil diamati
lewat lensa matanya terjadinya Spektrum yang teramati
bergerak searah putaran prisma dan putar lagi sampai arah
putar spectrum membalik.carilah posisi titik balik putaran
spectrum.(sebagai sudut deviasi sudut minimum spectrum).
7. Dengan meletakan garis silang dalam lensa mata pada posisi
tiap garis spectrum warna maka ukur berapa sudut yang
dibentuk tiap garis warna spectrum tersebut.
8. Ganti lampu merkuri dengan lampu gas Neon kemudian lakukan
langkah 4 – 7.
9. Setiap pengukuran sudut deviasi.
E. HASIL PENGAMATAN
Untuk Gas Neon (He)
Sudut Pelurus spectrometer
Rahmawati Theofani DiamantiPGSBI class, Fisika, UNIMA
Kanan ; 2670
Kiri : 8606 '
Percobaan 1
SPEKTRUM
GARISSUDUT KANAN SUDUT KIRI
Merah 21808’ 3805’
Jingga 218019’ 38023’
Kuning 217024’ 38020’
Hijau 21705’ 38022’
Percobaan 2
SPEKTRUM
GARISSUDUT KANAN SUDUT KIRI
Merah 217014’ 37013’
Jingga 217,5016’ 37028’
Kuning 21703’ 36,5015’
Hijau 21605’ 36023’
Untuk gas Merkuri (Hg)
Sudut pelurus spectrometer:
Kanan : 191o30’ =
Kiri : 270022'
Percobaan 1
SPEKTRUM
GARISSUDUT KANAN SUDUT KIRI
Jingga 13906’ 319023’
Hijau 139,5022’ 319013’
Biru 14108’ 321026’
Ungu 14200’ 322015’
Rahmawati Theofani DiamantiPGSBI class, Fisika, UNIMA
Percobaan 2
SPEKTRUM
GARISSUDUT KANAN SUDUT KIRI
Jingga 139024’ 319013’
Hijau 139017’ 31907’
Biru 141011’ 32101’
Ungu 14209’ 32205’
Rahmawati Theofani DiamantiPGSBI class, Fisika, UNIMA
F. PENGOLAHAN DATA
Menentukan sudut deviasi minimum (δm) gas Neon(Nonius yang digunakan dalam pengolahan data adalah nonius sebelah/posisi kiri)NIlai Kalibrasi = Sudut pelurus – Sudut pada spektrometer Percobaan 1(Sudut awal)Merah : 860 6’- 3805’ = 4801’ = 48,0170
Jingga : 860 6’- 38023’ = 47,720
Kuning : 860 6’- 38020’ = 47,80
Hijau : 860 6’- 38022’= 47,740
Percobaan2 (Sudut balikkan)
Merah : 860 6’- 37013’ = 48,880
Jingga : 860 6’- 37028’ = 48,630
Kuning : 860 6’- 36,5015’= 49,350
Hijau : 860 6’- 36023’ = 49,720
Nilai deviasi minimum (δm)= Nilai sudut balikkan – Nilai sudut
awal
Merah : 48,880 - 48,0170 = 0,8630
Jingga : 48,640 - 47,720 = 0,920
Kuning : 49,350 - 47,80 = 1,550
Hijau : 49,720 - 47,740 = 1,980
(Nonius yang digunakan dalam pengolahan data adalah nonius sebelah/posisi kanan)NIlai Kalibrasi = Sudut pelurus – Sudut pada spektrometer Percobaan 1(Sudut awal)Merah : 2670 - 21808’ = 4908’ = 49,130
Jingga : 2670 - 218019’ = 49019’= 49,320
Kuning : 2670 - 217024’ = 50024’= 50,40
Hijau : 2670 - 21705’= 5005’ = 50,0830
Percobaan2 (Sudut balikkan)
Merah : 2670 - 217014’ = 50014’ = 50,230
Jingga : 2670- 217,5016’ = 49,5016’ = 49,760
Kuning : 2670- 21703’ = 5003’ = 50,050
Rahmawati Theofani DiamantiPGSBI class, Fisika, UNIMA
Hijau : 2670- 21605’ = 5105’ = 51,0830
Nilai deviasi minimum (δm)= Nilai sudut balikkan – Nilai sudut
awal
Merah : 50,230 - 49,130 = 1,10
Jingga : 49,760- 49,320 = 0,440
Kuning : 50,050- 50,40 = -0,350
Hijau : 51,0830- 50,0830 = 10
Rata-rata sudut deviasi (δm) gas Neon
Merah : 0,8630+1,10
2=0,98150
Jingga :0 ,920+0 ,440
2=0,680
Kuning : 1 ,550+¿¿
Hijau : 1,980+10
2 = 1,490
Menentukan sudut deviasi minimum (δm) gas merkuri (Hg)
(Nonius yang digunakan dalam pengolahan data adalah nonius
sebelah/posisi kiri)
Nilai kalibrasi = Sudut pelurus – Sudut pada spectrometer
Percobaan 1 (sudut awal)
Jingga : 270022’ - 319023’ = -49,010
Hijau : 270022’- 319013’ = -48,850
Biru : 270022’- 321026’ = -51,070
Ungu : 270022’- 322015’ = -51,890
Percobaan 2 (sudut balikkan)
Jingga : 270022’- 319013’ = -48,8560
Hijau : 270022’- 31907’ = -48,750
Biru : 270022’- 32101’ = -50,650
Ungu : 270022’- 32205’ = -51,7230
Rahmawati Theofani DiamantiPGSBI class, Fisika, UNIMA
Nilai deviasi minimum (δm)= Nilai sudut balikkan – Nilai sudut
awal
Jingga : -48,8560– (-49,010) = 0,1540
Hijau : -48,750 – (-48,850) = 0,10
Biru : -50,650 – (-51,070) = 0,420
Ungu : -51,7230 – (-51,890)= 0,1670
(Nonius yang digunakan dalam pengolahan data adalah nonius
sebelah/posisi kanan)
Nilai kalibrasi = Sudut pelurus – Sudut pada spectrometer
Percobaan 1 (sudut awal)
Jingga : 191030’ - 13906’ = 52024’ =52,40
Hijau : 191030’- 139,5022’ = 51,508’ =51,630
Biru : 191030’- 14108’ = 50022’ =50,360
Ungu : 191030’- 14200’ = 49030’ =49,50
Percobaan 2 (sudut balikkan)
Jingga : 191030’- 139024’ = 5206’ = 52,10
Hijau : 191030’- 139017’ = 52013’ = 52,210
Biru : 191030’- 141011’ = 50019’ =50,310
Ungu : 191030’- 14209’ = 49011’ = 49,180
Nilai deviasi minimum (δm)= Nilai sudut balikkan – Nilai sudut
awal
Jingga : 52,10 – 52,40 = -0,30
Hijau : 52,210 - 51,630 = 0,580
Biru : 50,310- 50,360 = -0.050
Ungu : 49,180- 49,50 = -0,320
Untuk Rata-rata sudut deviasi (δm) gas Hg (Merkuri) (δmPosisi Kiri+δmPosisi K anan
2)
Jingga :¿¿
Rahmawati Theofani DiamantiPGSBI class, Fisika, UNIMA
Kuning : (0,10+0,580)2
=0,340
Biru : ¿¿
Ungu : ¿¿
Setelah diperoleh deviasi minimum dari tiap garis spektrum maka akan di peroleh
tujuan percobaan yaitu untuk mengkalibrasi spektrometer hilger dengan spektrum
atom, dilakukan dengan memasukkan data deviasi minimum dan panjang
gelombang dengan menggunakan gas Mercuri (terdapat pada tabel) untuk
menentukan panjang gelombang dari berbagai spektrum didalam tabung lampu
Neon.
Dengan menggunakan spektrum Mercuri, yang panjang gelombangnya
sudah diketahui dari pustaka :
λ jingga = 578,7 Å λ ungu = 4046,6 Å
λ hijau = 5460,6Å λ biru= 4358,4 Å
Dengan menggunakan kertas milimeter blok. Data deviasi minimum dan
panjang gelombang spektrum mercuri dimasukkan ke koordinat Cartesian (ordinat
dan absis). Pada sumbu x ( panjang gelombang ), sumbu y ( sudut deviasi
minimum).
Pada pengolahan data ini menggunakan data deviasi minimum yang dirata –
ratakan dari hasil pengukuran deviasi pada nonius kiri dan kanan. Pada kertas
millimeter blog menggunakan perbandingan skala 1:80.
Rahmawati Theofani DiamantiPGSBI class, Fisika, UNIMA
5789.7 5460.6 4358.4 4046.6
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Deviasi minimum dan panjang gelombang spektrum mercuri
X=panjang gelombang (Amstrong)
Setelah diperoleh grafik panjang gelombang spektrum Merkuri dam deviasi
minimum, kemudian masukkan deviasi minimum masing – masing warna spektrum
Neon pada bidang koordinat diatas, tarik garis dari titik tersebut sampai
berpotongan dengan kurva panjang gelombang spektrum Mercuri, selanjutnya dari
perpotongan tersebut tarik garis searah sumbu y, plotkan titik tersebut pada
sumbu x. Itulah panjang gelombang spektrum Neon untuk masing – masing garis
spektrum.
4600 4310 4140 4200
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
Deviasi minimum dan panjang gelombang spektrum Neon
X=panjang gelombang (Amstrong)X=panjang gelombang (Amstrong)
Grafik
Dari hasil hasil kalibrasi tersebut diperoleh Panjang Gelombang
Spektrum Neon yaitu: λ Merah = 4600 Å
λ jingga = 4310 Å λ hijau = 4200 Å
Rahmawati Theofani DiamantiPGSBI class, Fisika, UNIMA
λ kuning = 4140 Å
G. Kesimpulan
Dari pengamatan yang diperoleh dapat ditentukan panjang gelombang
spektrum Merkuri dan Neon. Pengolahan data dilakukan dengan mengkalibrasi
spektrometer atom yang digunakan dengan spektrum Mercuri seperti yang ada
pada tabel. Dari pengamatan dengan menggunakan gas mercuri diperoleh 4
spektrum warna dengan panjang gelombang terbesar pada spectrum hijau dan
panjang gelombang terkecilnya spectrum jingga. Sedangkan saat menggunakan
gas neon, spectrum warna yang terbentuk ada sekitar 4 garis spectrum dengan
beberapa garis spectrum warna berbeda dan dengan panjang gelombang
terbesarnya pada spectrum garis warna merah dan panjang gelombang terkecil
pada spectrum warna kuning.
Rahmawati Theofani DiamantiPGSBI class, Fisika, UNIMA
LAPORAN PRAKTIKUM
LABORATORIUM FISIKA 1
“SPEKTROMETER ATOM”
oleh
KELOMPOK V
KELAS B
SEMESTER V
UNIVERSITAS NEGERI MANADO
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
JURUSAN FISIKA
2011
Rahmawati Theofani DiamantiPGSBI class, Fisika, UNIMA