Efek Zeeman K-2

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM FISIKA EKSPERIMEN II EFEK ZEEMAN (K - 2) Nama

: Elvina Trivida

NPM

: 140310090059 140310090059

Partner

: Asry Prastiwi

NPM

: 140310090011 140310090011

Hari/Tgl.Praktikum

: Jumat, 4 & 11 Mei 2012

Jadwal

: Jumat (Pk 09.30 –  09.30 – 12.00 12.00 wib)

Asisten

: Nuraeni

LABORATORIUM FISIKA MENENGAH JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PADJADJARAN 2012

LEMBAR PENGESAHAN EFEK ZEEMAN (K - 2)

Laporan Awal

Nama

: Elvina Trivida

NPM

: 140310090059 140310090059

Partner

: Asry Prastiwi

NPM

: 140310090011 140310090011

Hari/Tgl.Praktikum

: Jumat, 4 & 11 Mei 2012

Jadwal

: Jumat (Pk 09.30 –  09.30 – 12.00 12.00 wib)

Asisten

:

Speaken

Laporan Akhir

Jatinangor, ..... Mei 2012 Asisten

NPM.

BABI I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam medan magnetik, energi keadaan atomik tertentu bergantung pada harga ml seperti juga pada n. Keadaan dengan bilangan kuantum total n terpecah menjadi beberapa sub-keadaan jika atom itu berada dalam medan magnetik, dan energinya bisa sedikit lebih besar atau lebih kecil dari keadaan tanpa medan magnetik. Gejala itu menyebabkan “terpecahnya” garis spektrum individual menjadi garis-garis terpisah jika atom dipancarkan ke dalam medan magnetik, dengan jarak  antara garis bergantung dari besar medan itu. Terpecahnya garis spektral oleh medan magnetik disebut efek Zeeman; nama ini diambil dari nama seorang fisikawan Belanda: Zeeman yang mengamati efek itu dalam tahun 1896. Efek Zeeman merupakan bukti yang jelas dari kuantisasi ruang.  Efek Zeeman normal terdiri dari garis spektral berfrekuensi o terpecah menjadi tiga

komponen berfrekuensi. Penjelasan tentang struktur atom yang lebih lengkap diperlukan untuk  mengetahui struktur yang lebih detil tentang elektron di dalam atom. Model atom yang lengkap harus dapat menerangkan misteri efek Zeeman dan sesuai untuk atom berelektron banyak. Dua gejala ini tidak dapat diterangkan oleh model atom Bohr.

1.2 Identifikasi Masalah

Dalam percobaan ini kita akan membuktikan bahwa garis spektral sebuah atom dalam medan magnetik masing-masing harus terpecah menjadi tiga komponen, disini kita akan melihat bagaimana pengaruh medan magnet terhadap pecahnya garis spektral yang mana besar dari medan magnet tersebut dipengaruhi oleh besar arus yang dialirkan pada kumparan sebagai sumber medan magnet.

1.3 Tujuan Percobaan

Mempelajari efek Zeeman serta pemanfaatannya untuk menentukan nilai e/m elektron.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Pada abad sekarang ini teori mekanika-kuantum untuk atom dikembangkan dalam waktu yang sangat singkat sekali, setelah perumusan mekanika-klasik oleh Bohr yang merupakan sumbangan penting bagi pengetahuan kita. Disamping suatu pembaharuan pendekatan kita mengenal adanya gejala atomik, teori ini telah memungkinkan kita untuk dapat memahami berbagai hal yang dekat hubungannya, seperti keadaan atom dalam suatu medan magnet serta memanfaatkannya dalam perhitungan e/m atom (elektron). Model atom Bohr telah sukses menjelaskan kestabilan atom dan spektrum Garis atom hidrogen (deret lyman, Balmer, Paschen, Brachet dan Pfund). Dalam penyelidikan selanjutnya, model atom Bohr tidak dapat menjelaskan : 1. Efek Zeeman, yaitu tambahan garis-garis spectrum jika atom-atom tereksitasi diletakkan dalam medan magnetic. 2. Spektrum dari atom-atom berelektron banyak  Sekarang ditetapkan bahwa model atom Bohr bukanlah model yang tepat. Elektron-elektron yang bergerak dalam orbitnya mempertunjukkkan sifat gelombang (teori de Broglie) sehingga orbit pasti elektron tidak dapat didefinisikan secara tepat melainkan hanya kebolehjadian menemukan elektron. Dengan demikian model atom Bohr digantikan dengan model atom baru , yang disebut dengan model atom mekanika kuantum yang dapat menjelaskan proses terjadinya Efek Zeeman.

Gambar 1. Pemisahan garis spektrum atomik di dalam medan magnet

 Bilangan kuantum utama, n Nomor kuantum ini yang berkaitan dengan ukuran orbital, dengan sempurna menentukan tenaga electron dalam system satu electron, seperti atom hidrogen dan penting untuk menentukan tenaga bagi atom berbilang electron. Bilangan ini hanya boleh mempunyai nilai positif dari 1,2,3 dan seterusnya. Lebih besar nilai n lebih besar (semakin kurang negatif) tenaganya.

 Bilangan kuantum momentum sudut, l Nomor kuantum ini, yang menentukan bentuk orbital, juga dikenali sebagai subpetala dan menentukan momentum sudut electron, lebih t inggi nilai l lebih besar nilai momentum sudut elektron. o

Bagi suatu n, l boleh mempunyai nilai 0,1,2,3,...,( n - 1).

o

Bagi n = 1, l = 0, terdapat satu sub-petala (orbital s). Bagi n = 2, l = 0,1, terdapat dua sub-petala ( s dan p) dan begitulah seterusnya bagi n yang lain l 

012345

Simbol orbital

 s p d f g h

 Bilangan kuantum magnet, m o

Oleh sebab pergerakan electron dalam orbital, suatu electron akan menjadi arus elektrik yang menghasilkan medan magnet.

o

Momen magnet yang berkenaan adalah suatu kuantiti vektor dan akan mengarah dalam satu medan magnet luar.

o

Bagaimanapun hanya arah tertentu saja yang mungkin, setiap arah akan menimbulkan aras tenaga yang tertentu, dan ini ditentukan oleh nilai m.

Suatu elektron bermassa m bergerak dalam suatu orbit berjari-jari r dengan frekuensi f dan momendtum sudut elektron L. Gerakan elektron ini menghassilkan arus. Gerakan elektron ini juga menimbulkan medan magnetik maka pada kejadian ini muncul momen magnetik.

Jika elektron diberi medan magnet luar yang sejajar sumbu Z, maka momen magnetik akan berineteraksi dengan medan magnetik luar sehingga menghasilkan torsi yang dapat merubah arah gerakan elektron.

Efek Zeeman  Efek Zeeman merupakan pemisahan sebuah panjang gelombang menjadi

beberapa panjang gelombang bila dikenakan medan magnet. Pada  Efek Zeeman, sebuah garis spektrum terpisah menjadi tiga komponen, ini hanya terjadi dalam atom-atom spin. Dalam alam kita, di mana elektron memiliki spin, kita seharusnya tak hanya meninjau efek momen magnet orbital, tetapi juga momen magnet spin. Pola pemisahan tingkat energi yang dihasilkan memang lebih rumit, garis-garis spektrum dapat terpisah menjadi lebih daripada tiga komponen. Kasus ini dikenal sebagai  Efek Zeeman tidak  normal (anomalous Zeeman efect) .

Spektrum merah dengan Cadmium dengan   = 643, 8 nm akan teruai dalam medan magnet  B dan hasil pengamatan spektrum garis ini akan terurai menjadi tiga bagian seperti ditunjukkan pada gambar 2. spektrum merah ini berhubungan dengan transisi salah satu elektron dari dua elektron pada kulit terluar yaitu dari tingkat momentum angular  L = 2 ke tingkat  L = 1. Jumlah spinnya sama dengan nol dan jumlah momentum angular J merupakan momentum orbital yang dinyatakan

 J     L( L  1) Hubungan momen magnetik dengan momentum orbital adalah e

   

2m

. J 

(2.1)

Dengan m = massa elektron dan e = muatan elektron. Penguatan energi dari dipol magnet dalam medan magnet luar  B (arah sumbu z) adalah W  pot   u. B  mu z . B

Orientasi komponen z dari momentum orbital  J   J  z   M 

Dengan  M  = bilangan kuantum magnetik  M  = +L, L  –  1, ... , -L. Tingkat energi yang dimiliki pada kondisi  L menjadi 2L + 1 adalah

 E  

e 2m

 B

Dengan memilih  M   0,1 akan didapatkan tiga spektrum garis, dimana satunya tidak  bergeser dengan  M   0 dan dua spektrum yang lain bergeser  M   1 dengan perubahan frekuensi

v 

 E  



eB 4 m

(2.2)

Perubahan panjang gelombang berhubungan dengan interferensi pada lempeng  Lummer-Gehrke yaitu

  

n 1

 2

2

2d 

  dn  2 n  1  n    d   



n 1

 2

2

(2.3)

2d  n  1 2

Dengan n adalah indeks bias dari lempeng Lummer-Gehrke dan d  adalah tebal lempengan  Lummer-Gehrke. Jika perubahan terhadap   kecil maka perubahan dapat dinyatakan ds

d   

s

  

2

ds  

n 1 2

(2.4)

s 2d  n  1 2

Dengan s dan ds diukur dalam eksperimen. Teruarainya spektrum garis meningkat M  2  1 J = 2 

0 

D 

-1 -2  f =466 Tl-z  =644 nm 

1 P 

0  J = 1

-1

M=-1

M=0 

M=+1

dengan meningkatnya kerapatan fluks magnetik dan mengacu pada persamaan 2. adalah e



4 

m

 B

dv 

c

dv

(2.5)

d  

(2.6)

Untuk nilai frekuensi adalah

 2

Substitusi persamaan 5 dengan persamaan 4 dan persamaan 6 diperoleh e m

2



4  c ds  

n 1 2

 B  2 s (n 2  1)



4 c ds

n 1 2

 B s 2d (n 2  1)

(2.7)

Setiap energi atom dikarakterisasi oleh bilangan kuantum total momentum sudut J. dalam medan magnet, tingkat energi itu menjadi pacah menjadi 2J + 1 buah pecahan. Jumlah tersebut sama dengan jumlah harga-harga bilangan kuantum magnetik M bersangkutan. Pecahnya tingkat energi sebagai akibat medan magnet, yang teramati dalam bentuk spektrum garis dikenal sebagai efek Zeeman normal.

Gambar 2. Pemecahan dua tingkat energi teratas atom Cd.

Tingkat-tingkat energi teratas atom Cd (n=5) dalam spektroskopi ditandai dengan ID 2 dan IP1 masing-masing dengan momentum J = 2 dan J = 1. Dalam medan magnet B, tingkat ID2 pecah lima dan IP 1 pecah tiga seperti diperlihatkan galam gambar 2. Transisi elektron antara kedua kelompok pecahan itu harus memenuhi aturan seleksi :

M  0,  1

……………………………………………

(1)

dengan beda energi :

E  E0    B B M

……………………………

(2)

Dalam persamaan (2) ini, suku pertama menyatakan beda energi dalam keadaan B=0; beda energi itu identik dengan panjang gelombang 643,8 nm. Dalam suku kedua,

B

adalah megneton Bohr elektron :   B 

eh 4   m

……………………………………

(3)

dengan e dan m masing-masing muatan dan massa elektron, dan h adalah t etapan Plank. Dengan demikian maka persamaan (2) dapat dinyatakan bahwa beda energi relatif  terhadap E , (0)

E, adalah :

 E 

eh 4   m

B M

……………………………

(4)

Metode Pengamatan e/m

Berdasarkan persamaan (1) dan (2) di atas, radiasi terpancar dari lampu Cd mengandung tiga buah garis spektrum (triplet); satu yang berkaitan dengan yang dua lainnya berkaitan dengan

M=0 dan

M =  1. Garis pertama terpolarisasi searah

medan magnet, dan yang lainnya terpolasrisasi tegak lurus medan magnet. Oleh sebab itu, jika diamati dalam arah medan magnet akan terlihat dua buah garis spektrum dan  jika diamati dala arah tegak lurus medan magnet akan terlihat tiga buah garis spektrum. Dari persamaan (4) dapat diungkapkan bahwa ketiga garis itu mempunyai pergeseran frkwensi (terhadap v0) sebagai berikut Z:   v 

eB 4   m

M

……………………………………

(5)

Dalam teori gelombang dikemukakan bahwa untuk perubahan yang kecil berlaku hubungan :

v = (c/ 2) , dengan c = kecepatan cahaya, dan  dalam hal ini

adalah 643,8 nm. Untuk mengamati pergeseran panjang gelombang, cahaya yang dipancarkan lampu Cd dilewatkan melalui pelat Lummer-Gehrke (LG). Keluar dari pelat itu, hasil interferensi teramati berupa garis-garis spektrum. Pergeseran garis-garis itu seperti diperlihatkan dalam gambar 3, merupakan akibat dari pergeseran panjang gelombang .

s 2 ds





Gambar 3. Pola interferensi efek Zeeman normal teramati dengan pelat LG.

Pergeseran antara dua garis interferensi berdekatan pergeseran panjang gelombang

s, merupakan akibat dari

. Sehubungan dengan mekanisme interferensi dalam

pelat LG, berlaku hubungan L

  

 2 2

……………………………………

(6)

2d n - 1

dengan d = 4,04 mm adalah tebal pelat dan n = 1,4567 adalah indeks bias pelat. Karena

 = (ds/ s), maka diperoleh hubungan :   

  ds    2 2 d n - 1  s   2

……………………………

(7)

dengan persamaan (7) ini selanjutnya perubahan frekuensi dirumuskan menjadi :  v 

 ds    2 2 d n - 1  s  c

……………………………

(8)

Jadi, dengan mengamati ds/ s sebagai fungsi B kita dapat menggambarkan hubungan antara v dan B, dan selanjutnya diperoleh harga e/m.

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

a. Lampu Cd sebagai sumber cahaya untuk pengamatan efek zeeman. b. Sistem Optik sebagai sistem untuk melihat efek zeeman c. Elektromagnet d. Sumberdaya a2 V/20 A, dan 0  – 12 V/20 A e. Amperemeter 20 A dc f. Militesla meteruntuk mengukur medan magnet. g. Hall probe untuk medan magnetuntuk mengkalibrasi arus dengan medan magnet.

Lampu Cd ditempatkan di antara kutub-kutub elektromagnet. Magnet dinyalakan dengan sumber daya yang dapat diatur, kuat arus dibaca dengan amparemeter dan medan dapat diukur dengan menggunakan Hall probe dan militeslameter. Sistem optik terdiri dari : teleskop, filter polarisasi, filter merah yang berlensa convex, dan mikrometer. Sistem ini tersusun dengan urutan : jendela dari mana cahaya datang, filter merah, plat LG, filter polarisasi dan teleskop. Ujung teleskop dapat digeser maju mundur. Untuk mengamati jarak antara dua garis, sistem ini diperlengkapi dengan mikrometer yang dipasang antara plat LG dan filter polarisasi. Mikrometer ini dapat diatur dengan sebuah skrup.

3.2 Prosedur Percobaan

 A.  Kalibrasi medan magnet Kalibrasi kerapatan fluks magnet (B) sebagai fungsi arus dilakukan sebagai berikut: Mematikan lampu Cd dan mengeluarkan dari pemegangnya. Menghubungkan elektromagnet dengan sumber daya dan tempatkan Hall probe di posisi lampu. Menyalakan sumber arus, variasikan arus dari 0 s/d 15 A, mencatat medan magnet yang ditunjukkan oleh tesla meter untuk setiap variasi arus! Membuat table B vs I!

 B.  Mengukur ds dan  s 1. Menempatkan lampu Cd kembali ke posisinya, dan menyalakannya; tunggu kira-kira 5 menit hingga garis merah terpancar dan cukup terang. Mengatur garis silang pada teropong sehingga berimpit dengan garis terang yang  jaraknya paling renggang (sebagai garis terang pertama)! 2. Mengatur micrometer sehingga tepat di skala nol. Mengukur pola garis interferensi (s) tanpa medan medan magnet, yaitu dengan mengukur garis terang dengan garis terang di bawahnya! Dengan memutar sekrup di bawah mikro meter, membuat : membuat tanda silang di eyepiece berimpit dengan garis berikutnya dan membaca jarak 

s pada mikrometer.Mengulangi

percobaan di atas untuk  s2 hingga s10. 3.

Mengembalikan posisi garis silang pada garis terang pertama!

4. Dengan member arus ± 10 A atau lebih sehingga garis terang tersebut pecah menjadi tiga buah garis, mengukur jarak 2ds! Memvariasikan hingga 15 A minimal 5 variasi! 5. Menurunkan arus dari 15 A hingga 10 A, melakukan percobaan 4 untuk arus tersebut. 6. Mengulangi percobaan 4 s/d 6 untuk garis terang ke-2 hingga garis terang ke-10.

TUGAS PENDAHULUAN

a. Buktikanlah persamaan (1) dan (2)!

 Jawab : Transisi elektron antara kedua kelompok pecahan itu harus memenuhi aturan seleksi:

M = 0, ± 1 dengan beda energi:

E =E(o) + b BM Jika M = 0, maka

E =E(o) + b B(0) E =E(o) Jika M = 1

E =E(o) + b B(1) E =E(o) + b B Dengan :

b = eh/4m b = magneton Bohr elektron e = muatan electron m = massa elektron h = tetapan Planck 

Dengan demikian maka persamaan dapat dinyatakan bahwa beda energi relatif  terhadap

E(o), E adalah:

E = (eh/4m)BM Persamaan diatas dapat diungkapkan bahwa ketiga garis itu mempunyai pergeseran frekuensi (terhadap vo) sebagai berikut :

v = (eB/4m)M

Perubahan yang kecil berlaku hubungan

v = (c/ ²) , dengan c = kecepatan

 = panjang gelombang.

cahaya, dan

Pergeseran antara dua garis interferensi berdekatan pergeseran panjang gelombang

s, merupakan akibat dari

. Sehubungan dengan mekanisme interferensi

dalam plat LG berlaku hubungan:

2

 

2

2d n - 1

d

= tebal plat

n

= index bias plat

Karena

 

=(ds/ s)  maka diperoleh hubungan : 2

ds

2d n  1 s 2

Dengan persamaan ini selanjutnya perubahan frekuensi dirumuskan menjadi:

V 

c

ds

2 2d n  1 s

b. Buktikanlah bahwa garis yang berkaitan dengan ΔM = 0 terpolarisasi searah medan magnet, dan yang berkaitan dengan ΔM = ± 1 terpolarisasi tegak lurus medan magnet!

 Jawab : Garis yang berkorespondensi dengan membelah Zeeman juga menunjukkan efek polarisasi. Polarisasi berkaitan dengan arah di mana medan elektromagnetik 

yang bergetar. Gerak magnetik elektron orbital dalam sebuah atom hidrogen bergantung dari momentum sudut L, besar serta arah L terhadap medan akan menentukan berapa besar sumbangan magnetik pada energi total atom apabila terletak dalam medan magnetic. Dalam peristiwa efek Zeeman ini, apabila seberkas atom hidrogen yang terdiri atas jumlah bagian atom yang sama (masing-masing dalam keadaan M = -1, 0, dan +1) dilewatkan pada suatu daerah yang didalamnya terdapat suatu medan magnet tak seragam. Karena atom-atom dengan M = +1 mengalami neto gaya ke atas, maka mereka dibelokkan ke atas, atom-atom dengan

M = -1 dibelokkan ke bawah, dan atom dengan M = 0 tidak dibelokkan. Setelah melewati medan magnet, berkas atom dijatuhkan pada suatu layar, di situ berkas membentuk sebuah titik terang. Apabila medan magnetnya dihilangkan, maka hanya terdapat satu titik di pusat layar, karena berkas sama sekali tidak mengalami pembelokan. Apabila medan magnetnya dinyalakan, maka akan terdapat tiga buah titik pada layar, satu di pusat (berkaitan dengan M = 0), satu diatas pusat (M = +1), dan satu dibawah pusat (M = -1).

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Percobaan A. Kalibrasi Medan Magnet

I (A) 0.04 1 2.04 3.06 4.01 5.02 6.01 7.03 8.01 9 10 11.09 12.02 13.02 14.04 15

5 42 83 124 163 204 244 286 327 367 408 451 490 530 571 610

B (mT) 5 43 83 124 163 204 244 286 327 367 408 452 490 530 571 607

B. Pengukuran s dan ds

n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

5 43 83 125 163 204 245 286 327 367 408 452 490 530 571 610

s (mm) 0.02 0.025 0.04 0.11 0.2 0.28 0.35 0.42 0.5 0.59

C. Pengukuran jarak 2ds

I (A)

10 11 12 13 14

2ds1 (mm) 0.02 0.05 0.02 0.03 0.05

2ds2 (mm) 0.05 0.12 0.05 0.05 0.14

2ds3 (mm) 0.11 0.23 0.14 0.06 0.23

2ds4 (mm) 0.23 0.31 0.31 0.12 0.31

2ds5 (mm) 0.3 0.38 0.45 0.21 0.41

4.2 Pengolahan Data



 untuk setiap I Menghitung  ̅ 

∑ 

I (A) 0.04 1 2.04 3.06 4.01 5.02 6.01 7.03 8.01 9 10 11.09 12.02 13.02 14.04 15



B (mT) 5 43 83 124 163 204 244 286 327 367 408 452 490 530 571 607

5 42 83 124 163 204 244 286 327 367 408 451 490 530 571 610

5 43 83 125 163 204 245 286 327 367 408 452 490 530 571 610

B rata-rata (mT) 5 42.66666667 83 124.3333333 163 204 244.3333333 286 327 367 408 451.6666667 490 530 571 609

Grafik B terhadap I

Grafik B terhadap I 700 y = 40.583x + 1.267 R² = 1

600 500     )    T 400    m     (    B300

200 100 0 0

2

4

6

8 I (A)

10

12

14

16



Mencari nilai v menggunakan persamaan : c   v

2 d 



ds



n

2

1

s

Mencari nilai e/m dapat menggunakan persamaan :

 

 

 

Keterangan : 8

2

c

= kecepatan cahaya (3x10 m/s )

d

= 4, 04 mm = 4,04.10 m

n

= 1,4567

-3

Maka, diperoleh : n

1

2

3

4

5

s (mm) 0.02

s (m) 2E-05

0.02

2E-05

0.02

2E-05

0.02

I (A)

2ds (mm)

2ds (m)

ds

B (T)

e/m

2ds1

0.02

2E-05

1E-05

2E+10

0.408

7E+11

2ds2

0.05

5E-05

3E-05

6E+10

0.408

2E+12

2ds3

0.11

1E-04

6E-05

1E+11

0.408

4E+12

2E-05

2ds4

0.23

2E-04

1E-04

3E+11

0.408

8E+12

0.02

2E-05

2ds5

0.3

3E-04

2E-04

3E+11

0.408

1E+13

0.25

0.0003

2ds1

0.05

5E-05

3E-05

4E+09

0.452

1E+11

0.25

0.0003

2ds2

0.12

1E-04

6E-05

1E+10

0.452

3E+11

0.25

0.0003

2ds3

0.23

2E-04

1E-04

2E+10

0.452

6E+11

0.25

0.0003

2ds4

0.31

3E-04

2E-04

3E+10

0.452

8E+11

0.25

0.0003

2ds5

0.38

4E-04

2E-04

3E+10

0.452

9E+11

0.04

4E-05

2ds1

0.02

2E-05

1E-05

1E+10

0.49

3E+11

0.04

4E-05

2ds2

0.05

5E-05

3E-05

3E+10

0.49

7E+11

0.04

4E-05

2ds3

0.14

1E-04

7E-05

8E+10

0.49

2E+12

0.04

4E-05

2ds4

0.31

3E-04

2E-04

2E+11

0.49

4E+12

0.04

4E-05

2ds5

0.45

5E-04

2E-04

3E+11

0.49

6E+12

0.11

0.0001

2ds1

0.03

3E-05

2E-05

6E+09

0.53

1E+11

0.11

0.0001

2ds2

0.05

5E-05

3E-05

1E+10

0.53

2E+11

0.11

0.0001

2ds3

0.06

6E-05

3E-05

1E+10

0.53

3E+11

0.11

0.0001

2ds4

0.12

1E-04

6E-05

2E+10

0.53

6E+11

0.11

0.0001

2ds5

0.21

2E-04

1E-04

4E+10

0.53

1E+12

0.2

0.0002

2ds1

0.05

5E-05

3E-05

6E+09

0.571

1E+11

10

11

12

13

14

0.2

0.0002

2ds2

0.14

1E-04

7E-05

2E+10

0.571

3E+11

0.2

0.0002

2ds3

0.23

2E-04

1E-04

3E+10

0.571

6E+11

0.2

0.0002

2ds4

0.31

3E-04

2E-04

3E+10

0.571

8E+11

0.2

0.0002

2ds5

0.41

4E-04

2E-04

5E+10

0.571

1E+12

 Grafik ds/ s terhadap B untuk setiap s B (T)

ds1/ s

ds2/ s

ds3/ s

ds4/ s

ds5/ s

0.408

0.5

0.1

1.375

1.04545455

0.75

0.451667

1.25

0.24

2.875

1.40909091

0.95

0.49

0.5

0.1

1.75

1.40909091

1.125

0.53

0.75

0.1

0.75

0.54545455

0.525

0.571

1.25

0.28

2.875

1.40909091

1.025

Grafik ds1/ s terhadap B 0.6 0.5 0.4     )    T     ( 0.3    B

y = 0.0726x + 0.4284 R² = 0.1855

0.2 0.1 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

ds1/ s

Grafik ds2/ s terhadap B 0.6 0.5 0.4 y = 0.2909x + 0.4424 R² = 0.1631

    )    T     ( 0.3    B

0.2 0.1 0 0

0.05

0.1

0.15 ds2/ s

0.2

0.25

0.3

Grafik ds3/ s terhadap B 0.6 0.5 0.4     )    T     ( 0.3    B

y = 0.011x + 0.469 R² = 0.0259

0.2 0.1 0 0

0.5

1

1.5 ds3/ s

2

2.5

3

3.5

Grafik ds4/ s terhadap B 0.6 0.5 0.4     )    T     ( 0.3    B

y = -0.0079x + 0.4993 R² = 0.0022

0.2 0.1 0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

ds4/ s

Grafik ds5/ s terhadap B 0.6 0.5 0.4 y = 0.0242x + 0.469 R² = 0.0082

    )    T     ( 0.3    B

0.2 0.1 0 0

0.2

0.4

0.6 ds5/ s

0.8

1

1.2

 Menghitung e/m berdasarkan grafik  Dengan menggunakan persamaan : eB

 M  

4 m

e  B M 



m 4 

 ds    2 2d  n  1  s  c

  ds    2 2d  n  1  s  c

2   ds  e  M 2d  n  1  B   4 c  s  m

  ds     s 

 y  

 x   B at  

e M  2d  n 2  1 4 m

c

Maka, e



m

atx4 c

 Mx2d  n 2  1

Grafik ke-

at

c (m/s)

e/m

1

0.072

3E+08

3.17E+10

2

0.29

3E+08

1.277E+11

3

0.011

3E+08

4.843E+09

4

-0.007

3E+08

-3.082E+09

5

0.024

3E+08

1.057E+10



Menghitung nilai KSR dan KP

KSR = 

  

| x 100%

 

KP = 100% - KSR Nilai e/m literatur : 1.76 x 10

12

As/kg

I

e/m perhitungan

KSR (%)

KP (%)

10

4.89726E+12

178.2532

-78.25316672

11

5.43317E+11

69.12974

30.87026392

12

2.78548E+12

58.26599

41.73401371

13

4.53747E+11

74.21891

25.78108726

14

5.61854E+11

68.07649

31.92351272

e/m

KSR (%)

KP (%)

31698627696

98.19894

1.801058

1.27675E+11

92.74574

7.254263

4842845898

99.72484

0.275162

-3081811026

100.1751

-0.1751

10566209232

99.39965

0.600353

4.3 Pembahasan

Percobaan dilakukan sebanyak 2 buah prosedur, percobaan pertama adalah menghitung jarak antar spectrum (ds) pada saat tanpa medan magnet, lalu selanjutnya menghitung lebar garis spectral (2dS) pada saat arus listrik diberikan. Dalam percobaan ini yang dialirkan adalah arus listrik (yang dapat terbaca skalanya) namun dengan data kalibrasi, kita dapat mengkonversi arus listrik menjadi medan magnet. Dari segi prngambilan data lebar garis spectrum pada saat tanpa dan dengan medan magnet berbeda. Pada saat belum diberikan medan magnet, garis spectral terlihat renggang satu sama lain namun ketika diberikan medan magnet, garis- garis spectral terlihat lebih rapat, dan masing masing garis terlihat lebih lebar dengan blur sedikit, hal ini menandakan bahwa pada saat diberikan medan magnet terjadi peristiwa pemecahan garis spectral yang diakibatkan oleh interaksi momen magnet pada electron itu sendiri dengan medan magnet yang diberikan. Data yang telah didapatkan kemudian diolah, yang pertama adalah membuat grafik untuk data kalibrasi I terhadap B. Hasil yang didapatkan adalah linear, artinya

nilai arus sebanding dengan besarnya medan magnet. Lalu untuk selanjutnya adalah menghitung e/m untuk setiap arus, setelah didapatkan, selanjutnya diplotkan ke dalam grafik untuk setiap terang, grafik yang dibuat adalah dS/ s terhadap medan magnet kalibrasi yang dikonversi dari arus, nilainya dapat dilihat pada table kalibrasi. Satu grafik mewakili satu terang dengan data ketika arus naik dan ketika arus turun. Secara keseluruhan, ketika arus naik, nilai dS/ s menurun ketika B meningkat lalu untuk pada saat arus turun, tidak terlalu terlihat dengan jelas, seharusnya semakin besar harga B maka semakin besar pula harga dS/ s (linear), yang terlihat garis grafik naik turun. Hal ini terjadi ketika penurunan arus harga B mengecil dan garis spectral kurang terlihat dengan jelas lebarnya. Lalu membandingkan harga e/m grafik dan perhitungan terhadap literature, sehingga didapatkan nilai KSR, yang ternyata nilai KSR grafik lebi besar daripada nilai KSR hasil perhitungan, dimana nilai KSR dari grafik mencapai 99 %. Nilai KSR yang besar tersebut dikarenakan kemungkinan adanya kesalahan dalam mengkonversi satuan dan saat pengambilan data terjadi kesalahan retaie yang cukup tinggi yang disebabkan oleh garis spectral yang kurang terlihat dengan jelas, dan sulit untuk menentukan mana terang pertama, kedua, ketiga dst. Hal tersebut tentu saja membuat kekeliruan dalam pemilihan terang, selain itu ruangan kurang gelap sehingga garis- garis spectral kurang terlihat dengan jelas. Dalam menenentukan lebar garis spectral terdapat kebingungan dalam menentukan batas satu terang dengan terang lainnya.

BAB V KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa besarnya harga B bergantung kepada besarnya I. Semakin besar harga I maka makin besar pula harga B, demikian juga dengan harga

v terhadap B. Untuk dapat mencari nilai e/m

electron dengan menggunakan efek Zeeman dapat menggunakan 2 cara, yaitudengan perhitungan biasa dan dengan menggunakan metode least square. Untuk menentukan harga e/m digunakan rumus, dapat menggunaka rumus : e m



mtx 4 c

 Mx 2d  n  1 2

Nilai e/m electron dengan menggunakan efek Zeeman : e/m perhitungan (As/kg)

e/m grafik (As/kg)

4.89726E+12

31698627696

5.43317E+11

1.27675E+11

2.78548E+12

4842845898

4.53747E+11

-3081811026

5.61854E+11

10566209232

DAFTAR PUSTAKA

 Beisser, Arthur. 1999.

Konsep Fisika Modern. Edisi Keempat. Jakarta :

Erlangga.

 Krane, Kenneth .S. 1993.

Fisika Modern. Jakarta : Universitas Indonesia.

 http://cobaberbagi.files.wordpress.com/2010/03/ efek-zeeman.ppt (Diakses pada 2 Mei 2012)

 http://aktifisika.wordpress.com/tag/efek-zeeman/ (Diakses pada 3 Mei 2012)