Deret Balmer Dari Spektrum Atom Hidrogen
September 6, 2022 | Author: Anonymous | Category: N/A
Short Description
Download Deret Balmer Dari Spektrum Atom Hidrogen...
Description
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 Praktikum:: Hari/tanggal/jam
: Selasa/ 13 Oktober 2014/ 08.40 – 10.20 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 :
H 7000 A
H 6000 A
H
H
5000 A
Gambar 6.1
Garis Spektrum
Panjang Gelombang
Frekuensi
Hidrogen
(Angstrom)
(10 Hertz)
H H
6562,8 4861,3
4,569 6,618
H
4340,5
6,908
H
4101,7
7,310
-
-
-
-
-
-
H
3645,6
8,224
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. L
n
mvr n
h
2
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 E f. Pancaran energi elektromagnetnya memiliki frekuensi yang besarnya sama dengan : if
E i E f h
Kita dapat menghitung radius orbit dan energi total tota l sistem sebagai berikut : Gaya tarik menarik antara elektron dan inti (gaya coulomb) besarnya sama dengan gaya sentripetal : 1
e
4 0
r
2
2
mv
2
…………………………………(1)
r
Berdasarkan postulat dua Neils Bohr : mvr n ……………………..…….…………(2)
dengan n adalah bilangan kuantum utama : 1, 2, 3, …
Maka dari kedua persamaan tersebut dapat diperoleh radius orbit elektron sebagai berikut : n
r
2
4 0
2
………………………………… (3)
e2m
dan kecepatan elektron mengelilingi inti : v
e
1
4 0
n
………………………………… (4)
Dengan mengetahui r dan v maka energi total sistem diperoleh sebagai berikut : E n 2
e
1
4
4
m 2
0
2
n
2
atau E n
e4m 2
2
8 0
1 2
n2
……………………………… (5)
Persamaan (5) tersebut secara langsung menunjukkan besar energi sistem keadaan stasioner
yang
diperbolehkan.
Tingkat-tingkat
energi
atom
hidrogen
dapat
direpresentasikan dengan gambar berikut :
Gb.2
n=5
n=5
n=4
n=4
n=3
n=3
n=2
n=2
n=1
n=1 Gb.3
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
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 : 2
E if
e m 2
2
8 0
2
1 1 ………………………… (6) n ni f 2
2
dimana subskrip i dan f masing-masing menyatakan keadaan awal dan akhir. Berdasarkan postulat Neils Bohr ke empat yang menyatakan bahwa : E h ……………………………………… (7)
dan hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi dinyatakan dengan : 1
………………………………………. ……………. (8) ………………………… C
maka dari persamaan (6), (7) dan (8) diperoleh d iperoleh : 1
if
1 1 ……………………………… (9) R n 2 n 2 i f
dengan R menyatakan konstanta Rydberg = 1,097.10 7 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 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 mud mudaa sebagai sudut standar ( i). 5. Memutar teleskop ke arah kanan sampai terlihat garis-garis g aris-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
Spektrum Warna
Orde (n)
1.
2.
3.
0
Dengan lebar celah 1000/10mm
Ungu
2,5
Hijau
3
Merah
3.7
Ungu
4.5
Hijau
5.5
Merah Ungu
7.5 9.5
Hijau
10.5
Merah
11.5
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. n ya. Untuk menghitung jarak antar kisi: 1 d mm 1 10 10 m 5
100
1. Menghitung panjang gelombang spektrum atom Hidrogen
Panjang gelombang ini dapat dihitung menggunakan persamaan berikut : Maka:
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 2 3
⅀
×10
×10 ×10
̅
0.1301×107
0.016926×1014
0.088×107 0.218×107
0,007744×1014 0,047524×1014
2.7181 ×107
0.072194×1014
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 Å.
Å Å
Sedangkan dalam literature didapat 1. Ungu
: 4101Å
2. Hijau
:
3. Merah
: 6562 Å.
Å
Dan hasil perhitungan konstanta Rydberg adalah
dengan persentase kesalahan 1,3 . Sedangkan menurut literature konstanta Rydberg bernilai 1,09732×107/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 hasi hasill pengolahan data pada percobaan ini diperoleh : 1.
Panjang gelombang spektrum :
a. Ungu
:
b. Hijau
:
c. Merah
: 6542 Å.
Å Å
2. Nilai konstanta Rydberg yang diperoleh sebesar dengan persentase kesalahan 1,3%. Sedangkan menurut literature konstanta Rydberg bernilai 1,09732×107/m.
Daftar Pustaka
Buku Petunjuk Eksperimen Fisika II . Bandung: UPI Surya, Yohanes. 2010. Fisika Modern. Serpong, Tangerang: Tim Kandel
LAMPIRAN
Spektrometer
Power Supply
Balmer Lamp
Skala Pembacaan Sudut
Spektrum Atom Hidrogen
View more...
Comments
