BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangJika sebuah gas diletakkan di dalam tabung kemudian arus listrik dialirkan ke dalam tabung, gas akan memancarkan cahaya. Cahaya yang dipancarkan oleh setiap gas berbeda-beda dan merupakan karakterisktik gas tersebut. Cahaya dipancarkan dalam bentuk spektrum garis dan bukan spektrum yang kontinu. Kenyataan bahwa gas memancarkan cahaya dalam bentuk spektrum garis diyakini berkaitan erat dengan struktur atom. Dengan demikian, spektrum garis atomic dapat digunakan untuk menguji kebenaran dari sebuah model atom.Istilah atom pertama kali diperkenalkan oleh seorang ahli filsafat Yunani bernama Democritus (460-370 SM). Setiap zat dapat dibagi atas bagian-bagian yang lebih kecil, sampai mencapai bagian yang paling kecil yang tidak dapat dibagi lagi. Bagian yang tak dapat dibagi itu oleh Demokritus disebut atom ,dari kata Yunani atomos yang artinya tak dapat dibagi.Sejak ditemukannya partikel-partikel dasar atom, teori atom banyak mengalami perubahan. Hal ini menggoyahkan teori atom Dalton yang menyatakan bahwa atom tidak dapat dibagi-bagi. Atom dalam suatu unsur dapat menghasilkan spektrum emisi (spektrum diskret) dengan menggunakan alat spectrometer, sebagai contoh spektrum hydrogen. Atom hydrogen memiliki struktur yang paling sederhana. Spektrum garis atom hydrogen berhasil dijelaskan oleh Niels Bohr, pada tahun 1913.Spektrum garis membentuk suatu deretan warna cahaya dengan panjang gelombang berbeda. Untuk gas hydrogen yang merupakan atom yang paling sederhana, deret panjang gelombang ini ternyata mempunyai pola tertentu yang dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan matematis. Seorang guru matematika swiss bernama Balmer menyatakan deret untuk gas hydrogen ini sebagai persamaan berikut ini. Dimana panjang gelombang dinyatakan dalam satuan nanometer (nm). Beberapa orang yang lain kemudian menemukan deret-deret yang lain selain deret Balmer sehingga dikenal adanya deret Lyman, deret Paschen, Bracket, dan Pfund.Pada akhir abad ke-sembilanbelas ditemukan bahwa panjang gelombang yang terdapat pada spektrum atomic jatuh pada kumpulan tertentu yang disebut deret spectral. Panjang gelombang pada setiap deret dapat dispesifikasikan dengan rumus empiris yang menyatakan spektrum yang sederhana dengan keserupaan yang mengherankan antara rumusan dari berbagai deret yang menyatakan spektrum lengkap suatu unsur.Konstanta Rydberg merupakan nilai pembatas yang tertinggi bilangan gelombang (panjang gelombang invers) dari setiap foton yang bisa dipancarkan dari atom hidrogen, atau, sebaliknya, bilangan gelombang dari terendah-energi foton mampu mengionisasi atom hidrogen dari keadaan dasar . Spektrum hidrogen dapat dinyatakan hanya dalam hal konstanta Rydberg, menggunakan rumus Rydberg . Panjang gelombang dari spectrum warna dimulai dari yang terbesar yaitu Merah, jingga, kuning, hijau, biru , nila, ungu. Percobaan konstanta Ridberg dilakukan supaya kita dapat membandingkan apakah nilai konstanta Rydberg secara teori sama dengan nilai konstanta Rydberg secara praktek. Begitu juga melalui percobaaan ini kita akan mengetahui secara praktek hubungan jarak (d) dan (l) dalam percobaan konstanta Rydberg. Percobaan Rydberg juga dapat kita temui dalam kehidupan sehari-hari, untuk itulah percobaan Rydberg dilakukan supaya kita lebih memahami bagaimana pengaruh konstanta Rydberg dalam pekerjaan yang kita lakukan dalam kehidupan kita.

1.2 Tujuan Pratikum1. Untuk menentukan konstanta Rydberg R dari beberapa spektrum2. Untuk menentukan warna dari beberapa spektrum gelombang3. Untuk mengetahui hubungan jarak (d) dan jarak (l)4. Untuk mengetahui aplikasi percobaanBAB IILANDASAN TEORI

Spektrum cahaya disebut sebagai spectrum kontinu, spectrum jenis ini terdiri dari semua panjang gelombangcahaya tampak (visible light). Hal yang berbeda terjadi apabila kita melihat spectrum dari gas hydrogen, gas hydrogen dalam wadah tertutup diberi percikan api yang bersal dari dari sumber listrik bertegangan tinggi, maka molekul-molekul gas hydrogen akan menyerap energi ini yang menyebabkan sebagian ikatan H-H dalam H2 terputus, sehingga dihasilkan atom hydrogen yang tereksitasi, yaitu atom hydrogen yang kelebihan energi.Kelebihan energi ini nantinya akan di emisikan dalam bentuk cahaya dalam berbagai macam panjang gelombang, dan apabila cahaya tampak yang dihasilkan dari emisi atom hydrogen ini dilewatkan pada prisma akan dihasilkan spectrum .Spectrum seperti gambar diatas disebut sebagai spectrum garis dan gambar diatas adalah spectrum atom hydrogen. Suku tetapan yang dihitung untuk kasus nj = 2 dan ni = 1 didapatkan identik dengan nilai yang didapatkan sebelumnya oelh Rydberg untuk atom hidrogen (lihat persamaan 2.1). Nilai yang secara teoritik didapatkan oleh Bohr (1,0973 x 10-7 m -1) disebut dengan konstanta Rydberg R. Deretan nilai frekuensi uang dihitung dengan memasukkan nj = 1, 2, 3, berkaitan dengan frekuensi radiasi elektromagnetik yang dipancarkan elektron yang kembali dari keadaan tereksitasi ke tiga keadaan stasioner, n = 1, n =2 dan n = 3. Nilai-nilai didapatkan dengan perhitungan adalah nilai yang telah didapatkan dari spektra atom hidrogen. Ketiga deret tersebut berturut-turut dinamakan deret Lyman, Balmer dan Paschen. Ini mengindikasikan bahwa teori Bohr dapat secara tepat memprediksi spektra atom hydrogen.(Martin Karplus.1970)Analisis spektra atom dimulai pada 1885 diwakili Balmer, dengan rumus sederhana, serangkaian garis spektral diamati dalam Pelucut listrik melalui hidrogen . Pada tahun 1906 lyman menemukan serangkaian hidrogen , berkaitan dengan deret Balmer dalam ultraviolet. Analisis spektra atom dan molekul, telah terus berkembang. ketika salah satu Pelucut listrik dalam hidrogen , semua spektrum rumit diamati. Spektrum ini dipandang terdiri dari dua Bagian rangkaian tertata dengan baik dari garis beberapa ditumpangkan pada massa yang sangat banyak yang lemah . Hal ini masuk akal untuk atribut garis terang sedikit untuk atom hidrogen dan banyak garis untuk molekul hidrogen untuk atom yang sederhana , mungkin diharapkan untuk dapat memancarkan spektrum sederhana.Kami hanya tertarik pada garis dikaitkan dengan hidrogen atom. bagian dari spektrum atom terdiri dari empat baris , tetapi investigasi fotografi dari dekat wilayah menunjukkan ultraviolet yang keempat yang diikuti oleh lebih banyak garis semua konvergen menuju batas.Deret Balmer merupakan himpunan garis spektrum atom hydrogen yang bersangkutan dengan de-eksitasi ke edaran dengan bilangan satu utama n = 2. Garis dengan panjang gelombang terbesar 656,3 nm diberi lambang H disebelahnya yang panjang gelombangnya 486,3 nm diberi lambang H , dan seterusnya. Ketika panjang gelombangnya bertambah kecil, garisnya didapatkan bertambah dekat dan intensitasnya lebih lemah sehingga batas deret pada 364,6 nm dicapai, diluar batas itu tidak terdapat lagi garis yang terpisah, hanya terdapat spektrum kontinyu yang lemah.Rumus Balmer untuk panjang gelombang dalam deret ini memenuhi n = 3,4,5,

Konstanta R dikenal sebagai tetapan Rydberg, yang mempunyai harga :R = 1,097 x 10-7 m-1R = 0,01097 nm

Garis H bersesuaian dengan n = 3, garis H dengan n = 4, dan seterusnya. Batas deret bersesuaian dengan n =, sehingga pada saat itu, panjang gelombangnya adalah 4/R sesuai dengan eksperimen. Deret Balmer hanya berisi panjang gelombang pada bagian tampak dari spektrum hydrogen. Garis spectral hydrogen dalam daerah ultra ungu (ultra violet) dari infra merah jatuh pada beberapa deret lain. Dalam daerah ultra ungu terdapat deret Lyman yang mengandung panjang gelombang yang ditentukan oleh rumus

(Otto Oldenberg.1961)Tabung sinar hidrogen adalah suatu tabung tipis yang berisi gas hidrogen pada tekanan rendah dengan elektroda pada tiap-tiap ujungnya. Jika didalam tabung dialirkan tegangan tinggi (seperti 5000 volt), tabung akan menghasilkan sinar berwarna merah muda yang terang. Jika sinar tersebut dilewatkan pada prisma atau kisi difraksi, sinar akan terpecah menjadi beberapa warna. Warna yang dapat dilihat merupakan sebagian kecil dari spektrum emisi hidrogen. Sebagian besar spektrum tak terlihat oleh mata karena berada pada daerah infra-merah atau ultra-violet. Pada gambar dibawah ini, menunjukkan bagian dari tabung sinar katoda, sebelah kanan menunjukkan tiga garis yang paling mudah dilihat pada daerah tampak (visible) dari spektrum. Ada lebih banyak lagi spektrum hidrogen selain tiga garis yang dapat dilihat dengan mata telanjang. Hal ini memungkinan untuk mendeteksi pola garis-garis pada daerah ultra-violet dan infra-merah spektrum dengan baik. Hal ini memunculkan sejumlah "deret" garis yang dinamakan dengan nama penemunya. Gambar di bawah menunjukkan tiga dari deret garis tersebut, deret lainnya berada di daerah infra-merah.Deret Lyman merupakan deret garis pada daerah ultra-violet. Perhatikan bahwa garis makin merapat satu sama lain dengan naiknya frekuensi. Akhirnya, garis-garis makin rapat dan tidak mungkin diamati satu per satu, terlihat seperti spektrum kontinu. Hal itu terlihat sedikit gelap pada ujung kanan tiap spektrum. Kemudian pada titik tertentu, disebut sebagai deret limit (limit series), deret terhenti. Jika dilihat deret Balmer atau Paschen, membentuk pola yang sama tetapi deretnya menjadi makin dekat. Pada deret Balmer, perhatikan posisi tiga garis yang tampak pada gambar di atas.Pola deret-deret ini ternyata serupa dan dapat dirangkum dalam satu persamaan. Persamaan ini disebut deret spektrum hidrogen.Dimana R adalah konstanta Rydberg yang nilainya 1,097 107 m1.- Deret Lyman (m = 1)dengan n = 2, 3, 4, .- Deret Balmer (m = 2)dengan n = 3, 4, 5 .- Deret Paschen (m = 3)dengan n = 4, 5, 6 .(http://k3tiumb.blogspot.com/2009/09/dasar-dasar-teori-kuantum-klasik689.html 25-09-12 22.10)Dalam membahas spektrum atom, kita mengambil atom hidrogen sebagai contoh .karena termasuk bagian terkecil dari emisi matahari dan bintang yang telah memberikan kontribusi informasi yang sangat rinci untuk spektrum hidrogen, sebagian karena itu hidrogen adalah atom yang paling sederhana .Salah satu kontribusi yang signifikan terhadap analisis eksperimental dari spektrum hidrogen adalah Balmer.dia membuat serangkaian garis yang di wujudkan dalam bentuk aljabar sederhana . Jika setiap baris adalah bilangan bulat n ,frekuensi v pada garis memberikan rumus kuantitatif dengan: n= 3, 4, 5Secara kualitatif , kita dapat melihat bahwa jarak diantara garis menjadi lebih kecil dengan pertambahan n , sesuai dengan rumus.Dalam peraktik spektroskopi , ukuran yang sering dibuat dalam hal( ) panjang gelombang , daripada frekuensi . satu cara mudah dalam penambahan untuk menghasilkan relasi antara:

Dimana c adalah kecepatan cahaya. Untuk menghindari jumlah yang sangat besar yang diperoleh, dengan mengalikan kecepatan cahaya, itu adalah hal yang bisa untuk mengekspresikan ukuran dalam hal kebalikan dari panjang gelombang. alasan lain untuk itu adalah bahwa data spectoscopic umumnya lebih akurat daripada penentuan kecepatan cahaya. Kuantitas ini disimbolkan dengan v rata rata, di sebut dengan bilangan gelombang :

bilangan gelombang adalah jumlah gelombang per unit panjang, biasanya dinyatakan dalam satuan sentimeter minus 1 dalam bilangan gelombang , rumus Balmer adalah :

Dimana konstanta yang diperkirakan oleh Balmer dari pengamatan dari serangkaian baris tertentu .Spektrum hidrogen mengandung banyak garis lain selain deret Balmer, dan sejumlah orang melakukan kerja mengindentifikasi dan mengklasifikasi lebih lanjut , dan membuat pengukuran yang lebih akurat dan luas. Rydberg menemukan semua garis pada spektrum hidrogen yang diperoleh dari rumus tunggal bentuk umum :

Dimana R adalah konstanta ( disebut konstanta Rydberg ) dan n1 dan n2 keduanya bilangan bulat dengan n1 = 1,2,3,4 , ..... dan n2 = n1 +1 +n1+2 ... , Setiap nilai n1 sesuai dengan jumlah terpisah , sedangkan nilai n2 berhubungan dengan individu baris jumlah . Jadi n1 = 1, n2 = 2,3,4 , .... adalah jumlah yang awalnya ditemukan oleh lyaman dan disebut dengan seri lyman untuk menghormatinya , n1= 2 , n2 = 3,4,5 , ... adalah deret Balmer , yang sudah dibahas, n1 = 3, n2 = 4,5,6 , ... sesuai dengan penemuan seri Paschen. Untuk semua seri R konstan yang berlaku sama.Keakuratan nilai R adalah : R=1.0967758Rumus Rydberg sebagai hasil penelitian yang rinci , tidak bisa dipungkiri pada tahun 1889 bahwa semua seri di spektrum optik dapat diatur menurut hubungan bentuk relasi :

Dimana R ditemukan berupa sebuah konstanta universal untuk semua seri, sekarang disebut konstanta Rydberg . Kelebihan rumus Rydberg terdiri dalam fakta bahwa bilangan garis gelombang apapun dapat dinyatakan sebagai dua istilah yang berbeda. Rumus Rydberg ini sehingga dapat ditulis dengan :

Jika bilangan kuantum keadaan awal (energy lebih tinggi) ialah n1 dan bilangan kuantum akhir (energy lebih rendah) ialah nt, kiya nyatakan bahwaEnergy awal Energi akhir = Energi FotonEi Ef = h Dengan menyatakan frekuensi foton yang dipancarkan. Dari persamaan berikut En = - me4 1 = E1n = 1,2,3 (persamaan tingkat energy foton) 82 h2 n2 n2Maka kita perolehEi Ef = E1 - = - E1

Kita ingat bahwa sebelumnya E1 adalah bilangan negative (-13,6 eV), sehinggga E1 adalah bilangan positif. Frekuensi foton yang dipancarkan dalam transisi ini adalah

= Ei Ef = - E1karena = c / , 1/ = / ch hdan - E1 spektrum hydrogen

Persamaan ini menyatakan bahwa radiasi yang dipancarkan oleh atom hydrogen yang tereksitasi hanya mengandung panjang gelombang tertentu saja. Pengukuran panjang gelombang yang dipancarkan oleh atom hydrogen tereksitasi didasarkan pada prinsip interferensi dengan menggunakan kisi-kisi interferensi konstruktif terjadi bila beda lintasan merupakan kelipatan dari panjang gelombangnya. n = d sin n = orde difraksi 1, 2, 3, (J.B.Rajam. 2000)

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 PERALATAN DAN FUNGSI1. Induktor RumkorfFungsi: sebagai sumber tegangan2. Tabung lampuFungsi : sebagai tempat lampu Hg3. Lampu HgFungsi: sebagai sumber cahaya4. Kisi 80 lines/mm dan 300 lines/mmFungsi: untuk menguraikan cahaya menjadi spektrum warna yang berasal dari lampu Hg5. Penggaris 50cmFungsi: untuk mengukur antara jarak kolimator ke lampu Hg6. StatifFungsi: sebagai penyangga lampu Hg dan tabung Hidrogen7. kabelFungsi : sebagai penghubung induktor Rumkorf ke sumber PLN8. Lup (kaca pembesar)Fungsi: sebagai alat untuk memperjelas skala yang akan dibaca pada spektrometer9. SpektrometerFungsi: sebagai alat optik untuk mengamati spektrum warna dan berbagai spektrum sudutnya yang terdiri dari:a. TeropongFungsi: untuk mengamati spektrum warna yang terjadib. KolimatorFungsi: Untuk memfokuskan atau mensejajarkan cahaya dari lampu Hgc. Meja kisiFungsi: sebagai tempat untuk meletakkan kisid. Meja skalaFungsi: untuk membaca besar sudut yang dibentuk oleh spektrum warna

3.2 Prosedur Percobaan Untuk d = 30 cm1. Disiapkan seluruh peralatan yang akan digunakan dalam praktikum2. Dipasang tabung lampu ke statif 3. Dipasang lampu Hg ke dalam tabung lampu4. Dihubungkan induktor Rumhkorf ke sumber PLN5. Dinyalakan induktor Rumhkorf dan ditunggu hingga lampu Hg menyala penuh6. Diukur jarak dari lampu Hg ke kolimator dengan jarak sejauh 30 cm 7. Dilihat sudutnya pada skala sebagai standart8. Disejajarkan kolimator dengan menggeser ke kiri-kanan untuk menyejajarkan cahaya pada celah sempit agar sejajar dengan sumbu x dan sumbu y 9. Diletakkan kisi ke meja kisi 80 lines/mm10. Dicari spektrum warna yang akan dianalisis dengan menggeser teleskop ke kiri-kanan 11. Dibaca skala pada spektrometer untuk mengetahui besar sudut spektrum warna yang diperoleh12. Dicatat hasilnya pada kertas data13. Diulangi percobaan yang sama diatas dari no 5 sampai no 12 untuk kisi dengan kisi 300lines/mm- Untuk d =35 cm 1. Disiapkan seluruh peralatan yang akan digunakan dalam praktikum2. Dipasang tabung lampu ke statif 3. Dipasang lampu Hg ke dalam tabung lampu4. Dihubungkan induktor Rumhkorf ke sumber PLN5. Dinyalakan induktor Rumhkorf dan ditunggu hingga lampu Hg menyala penuh6. Diukur jarak dari lampu Hg ke kolimator dengan jarak sejauh 30 cm 7. Dilihat sudutnya pada skala sebagai standart8. Disejajarkan kolimator dengan menggeser ke kiri-kanan untuk menyejajarkan cahaya pada celah sempit agar sejajar dengan sumbu x dan sumbu y 9. Diletakkan kisi ke meja kisi 80 lines/mm10. Dicari spektrum warna yang akan dianalisis dengan menggeser teleskop ke kiri-kanan 11. Dibaca skala pada spektrometer untuk mengetahui besar sudut spektrum warna yang diperoleh12. Dicatat hasilnya pada kertas data13. Diulangi percobaan yang sama diatas dari no 5 sampai no 12 untuk kisi dengan kisi 300lines/mm3.3 Gambar -3.4 Diagram Alir

DI PASANG PERALATAN SESUAI DENGAN GAMBAR

DIHUBUNGKAN TABUNG DENGAN INDUKTOR RUMHKORF

DILETAKKAN KISI PADA JARAK TERTENTU

DIHIDUPKAN INDUKTOR RUMHKORF, SERTA DICATAT JARAK L UNTUK H, H, H

HASILBAB IVHASIL PERCOBAAN DAN ANALISIS

4.1 Data Percobaan

No.JarakWarnaSpektrum80 lines/mm300 lines/mm

1.30 cmBiru5657

Hijau48,564,5

Kuning5260,5

2.35 cmBiru52,557

Hijau41,564,5

Kuning5260,5

Medan, 13 November 2013 Asisten, Praktikan,

( Putri Astari Rahmy) ( Firman Lamsyah )4.2 Analisa Data

1. Menentukan dan R untuk masing-masing kisi1. Menentukan tan = = arc tg Maka : m = d sin ; dimana m = 1d1 = = 0,0125 mmd2 = 0,0033 mm1. Untuk kisi 80 lines/mm1. Untuk d = 30 cm1. Biru = arc tg = 82,07o = 83,33 mm-11. Hijau = arc tg = 82,45o = 81.30 mm-11. Merah = arc tg = 83,03o = 5,95 mm-11. Untuk d = 35 cm1. Biru = arc tg = 80,73o = 153,11 mm-11. Hijau = arc tg = 30,66o = 156,88 mm-11. Merah = arc tg = 32,56o = 148,65 mm-1