DERET BALMER PADA SPEKTRUM HIDROGEN

Albert Agung Yohanes Hutapea (140310120034)

Program Studi Fisika, FMIPA Universitas Padjadjaran

24 Oktober 2014

Asisten : Siti Halimah

ABSTRAKAtom Hidrogen (H) merupakan atom berbentuk gas dengan struktur yang paling sederhana diantara atom lainnya. Atom ini memiliki tingkat energi yang berbeda berdasarkan kulitnya. Jika suatu tabung diisi dengan atom hidrogen atau golongan VIIIa lalu dialiri arus listrik, maka atom ini akan memancarkan cahaya tampak. Cahaya tampak ini merupakan karakteristik dari atom- atom tersebut dan mempunyai banyak panjang gelombang. Pada percobaan ini yang kami cari merupakan panjang gelombang dari spektrum- spektrum earna yang dihasilkan dimana hanya mempunyai satu panjang gelombnag. Maka cahaya tampak ini kemudian diurai menjadi beberapa spektrum warna dengan menggunakan alat peraga (lensa, kisi, dan layar) dan selanjutnya kami menententukan besar panjang gelombang dari masing- masing spektrum warna yang dihasilkan. Namun kami lebih berfokus untuk mencari besar panjang gelombang H, H, dan H yaitu cahaya merah, hijau, dan biru. Percobaan dilakukan dengan mengamati jarak spektrum warna yang dihasilkan ke terang pusat dan memvariasikan jarak dari kisi ke layar, lalu mencari besar panjang gelombang H, H, dan H. Besar error yang didapat dari praktikum ini adalah sekitar 2 % - 28 %. Besar error ini didapatkan dengan membandingkan besar panjang gelombang H, H, dan H berdasarkan percobaan dan besar panjang gelombang H, H, dan H dengan persamaan deret balmer.I. Pendahuluan

Atom hidrogen merupakan atom yang paling sederhana, hanya tersusun oleh satu proton dan satu elektron. Karena spektrum atom bersifat khas bagi atom yang bersangkutan, maka muncul dugaan adanya hubungan yang mendasar antara spektrum atom dengan distribusi elektron di sekeliling inti atom hydrogen. Spektrum emisi atom hidrogen bebas dalam keadaan tereksitasi terdiri atas garis-garis spektrum yaitu satu set dalam daerah uv (ultra violet), satu set dalam daerah tampak (visible, artinya tampak oleh mata manusia) dan beberapa set dalam inframerah (IR, infrared). Balmer meramalkan adanya sejumlah garis-garis spektrum yang pada waktu itu belum ditemukan, garis-garis spektrum yang memenuhi persamaan disebut deret Balmer. Dalam praktikum ini akan ditentukan besar panjang gelombang H, H, dan H berdasarkan persamaan deret balmer, serta menggunakan persamaan n. = g. Sin dimana g merupakan konstanta kisi yang ada pada alat percobaan. Cahaya yang melewati kisi yang tadinya memiliki beberapa panjang gelombang mengalami penyebaran yang menjadi spektrum yang hanya terdiri dari satu panjang gelombang.II. Tinjauan Pustaka

Teori Atom Bohr (1913)

Tabel 2.1 Literatur Panjang Gelombang

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(3.Dalam lintas edar yang mantap elektron yang mengelilingi inti atom tidak memancarkan energi elektromagnetik. Dalam hal tersebut energi totalnya tidak berubah. [1]Deret Balmer Deret Balmer merupakan himpunan garis spektrum atom hidrogen yangbersangkutan dengan de-eksitasi ke edaran dengan bilangan 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 didapatkanbertambah dekat dan intensitasnya lebih lemah sehingga batas deret pada 364,6nm dicapai. Diluar batas itu tidak terdapat lagi garis yang terpisah, hanya terdapat spektrum kontinu yang lemah. Deret Balmer hanya berisi panjang gelombang pada bagian tampak darispektrum hidrogen. Garis spectral hidrogen dalam daerah ultra ungu (ultra violet)dari infra merah jatuh pada beberapa deret lain. Dalam daerah ultra ungu terdapatderet Lyman yang mengandung panjang gelombang yang ditentukan oleh rumus .........(2.1) [2]Untuk mencari besar berdasarkan digunakan persamaan :

n. = g. Sin ..............(2.2)g merupakan konstanta garis kisi dengan N = 600 mm.

= tan -1 (e/a)..............(2.3)

, e merupakan jarak antara garis spektrum dengan terang pusat dan a merupakan jarak dari kisi ke layar.

Tingkat Energi dan Spektrum Berbagai orbit yang diijinkan berkaitan dengan energy electron yang berbeda-beda. Energy electron En = - e2 .......(2.5)

rn = n2 h2 o .........................(2.6)

Dan En = - m e4 1

n2 .......(2.7) Tingkat energy ini negative hal ini menyatakan bahwa electron tidak memiliki cukup energy untu melarikan diri dari atom. Tingkat energy yang terendah E1 disebut keadaan dasar dari atom itu dan tingkat energy yang lebih tinggi E2, E3, E4. Ketika bilangan kuantum n bertambah, energy En yang bersesuaian mendekati nol, dalam limit En=0 dan elektronnya tidak lagi terikat pada inti untuk membentuk atom. Deretan tingkat energy merupakan karakteristik semua atom. Kehadiran tingkat energy diskrit tertentu dalam atom hydrogen menyarankan adanya hubungan dengan spectrum garis.III. Percobaan

Percobaan dilakukan dengan menentukan jarak antar warna ke terang pusat dan mengukur jarak kisi ke layar. Pada percobaan ini digunakan tiga buah lampu : Neon, Argon, dan hidrogen. Pada masing- masing lampu divariasikan jarak kisi ke layar sebanyak 3 variasi yaitu 10 cm, 20 cm, dan 30 cm. Pada setiap variasi jarak kisi ke layar (a), kami mencatat jarak setiap spektrum warna ke terang pusat. Untuk alat yang digunakan dapa dilihat pada gambar dibawah ini yang merupakan gabungan dari lensa, kisi, dan layar yang diletakan diatas penyanggah. Skema alat dapat dilihat di gambar di bawah ini :

Gambar 1. Skema Alat Deret BalmerIV. Data dan Analisis

Percobaan dilakukan dengan menggunakan alat peraga seperti pada subbab tiga dengan tiga buah lampu yaitu lampu Neon (Ne), lampu Argon (Ar), dan lampu Hidrogen (H).

Tabel 2. Percobaan dengan lampu Neon (Ne)

Tabel 3. Percobaan dengan lampu Argon (Ar)

Tabel 3. Percobaan dengan lampu Hidrogen (H)

Grafik jarak warna ke terang pusat (e) terhadap jarak kisi ke layar (a)Gambar 1. Grafik e terhadap a pada percobaan lampu Neon (Ne)

SHAPE \* MERGEFORMAT

Gambar 2. Grafik e terhadap a pada percobaan menggunakan lampu Argon (Ar)

SHAPE \* MERGEFORMAT

Gambar 3. Grafik e terhadap a pada percobaan menggunakan lampu Hidrogen (H) SHAPE \* MERGEFORMAT

Setelah melakukan percobaan diketahui bahwa pada percobaan pertama menggunakan lampu Neon (Ne) didapatkan 3 garis spektrum warna (Merah, hijau, dan biru) dan dapat dilihat bahwa semakin besar jarak antara kisi ke layar, maka semakin besar panjang gelombang yang didapat, maka tingkat keakurasian yang paling baik adalah ketika jarak antara kisi ke layar paling kecil. Hal ini karena semakin besar jarak antara kisi ke layar, maka semakin besar jarak antara warna ke terang pusat sehingga menyebabkan kami kesulitan untuk mengukur jarak dari warna ke terang pusat (e) nya. Ditambah dengan warna yang kurang fokus jika jarak kisi ke layar diperbesar. Pada percobaan kedua didapatkan empat spektrum warna. Lampu Argon (Ar) yang digunakan pada percobaan ini menyala lebih terang. Selain nyalanya yang terang, panjang gelombang merupakan alasan mengapa pada lampu ini didapatkan empat spektrum warna. Karena lampu argon memiliki panjang gelombang terbesar dibanding hidrogen dan neon. Pada percobaan terakhir digunakan lampu hidrogen. Ada beberapa alasan mengapa pada percobaan ini terdapat beberapa kesulitan dalam pengambilan data. Pertama karena nyala lampu dibatasi setiap 30 detik maka pengambilan data dilakukan dengan sangat cepat. Selain itu karena nyala lampu hidrogen yang tidak terang (redup) maka sulit untuk cahaya diteruskan melalui lensa dan kisi pada alat percobaan sehingga spektrum warna yang tampak pada layar hanya terdapat dua warna saja.

Dalam setiap percobaan kami mencatat setiap jarak antara warna ke terang pusat (e) untuk setiap variasi jarak kisi ke layar (a) dan variasi lampu yang digunakan. Setelah e dan a didapatkan kami mencari besar sudut antara e dan a dengan menggunakan persamaan 2.3. setelah besar sudut fasa didapat, barulah kami menentukan besar panjang gelombang dengan persamaan 2.2. Besar panjang gelombang ini kemudian dibandingnkan dengan besar panjang gelombang menurut persamaan deret balmer (2.1). Besar panjang gelombang yang kami dapatkan melalui percobaan menunjukan tingkat kesalahan relatif terbesar terjadi bila jarak antara kisi ke layar semakin dekat. Besar KSR yang kami dapat adalah rentang 2 % - 28 %. Hal ini menunjukan tingkat keakuratan besar panjang gelombang yang kami dapat melalui percobaan cukup mendekati teori.V. KesimpulanBesar panjang gelombang yang kami dapatkan adalah sebagai berikut :

Dengan contoh perhitungan :

1. Persamaan deret balmer :

H (merah)

1/ = 1.097 x 10-7 (1/22 1/32)

= 656,34 nm

2. Berdasarkan percobaan :

Ket : Percobaan lampu neon spektrum merah

= tan-1 (12.5/30)

= 22.62 .

= g . sin

= 1/600 mm . sin 22.62

= 642 nm

Sehingga tingkat KSR adalah sebagai berikut :

KSR = | percobaan- literatur |x100% literatur

= | 642 nm 656.34 nm |x100%

656. 34 nm

= 2 %.

Dengan perhitungan seperti diatas didapatkan hasil sebagai berikut

Tabel 4. Sampel Hasil H, H, dan H percobaan lampu argon dengan a = 30 cm

Daftar Pustaka[1]Renata, Dian. 2011. Teori Atom (http://fisikazone.com/perkembangan-teori-atom-dalton-thomson-rutherford-dan-bohr/). Diakses tanggal 22 Oktober 2014 pukul 19.48 WIB[2] Jahuari, Agus. 2012. Deret Balmer. (http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/JUR._PEND._FISIKA/195912161989031AGUS_JAUHARI/petunjuk_paraktikum/DERET_BALMER_DARI_ATOM_HIDROGENn.pdf). Diakses tanggal 22 Oktober 2014 pukul 17.56 WIB80rn

m e2

80h2

4