Spektrometer Prisma

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,......... l

( disebut sebagai bilangan kuantum utama )

= 0,1,2,......(n-1) ( disebut sebagai bilangan kuantum orbital )

ml = - l,(-l + 1),..... l-1, l (disebut bilangan kuantum magnetik orbital) ms = ± s 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 : ( ) Dengan : R = 1, 097 x 107 m-1 disebut sebagai tetapan Rydberg Rahmawati Theofani Diamanti PGSBI class, Fisika, UNIMA

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

= 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 : (

)

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 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 kuning 1= 5789,7Å

λ hijau 2 = 4916 Å

λ kuning 2= 5769 Å

λ biru

λ ungu = 4046,6 Å

= 4358,4 Å

untuk atom – atom kompleks tetapan Rydberg telah memasukkan korelasi pada bilangan kuantum utama dalam rumus Bohr sehingga rumus (3) berubah menjadi :

Rahmawati Theofani Diamanti PGSBI class, Fisika, UNIMA

(

)

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 . 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.

Rahmawati Theofani Diamanti PGSBI class, Fisika, UNIMA

E. HASIL PENGAMATAN  Untuk Gas Neon (He) Sudut Pelurus spectrometer Kanan

;

Kiri

:

Percobaan 1 SPEKTRUM GARIS

SUDUT KANAN

SUDUT KIRI

Merah

21808’

3805’

Jingga

218019’

38023’

Kuning

217024’

38020’

Hijau

21705’

38022’

Percobaan 2 SPEKTRUM GARIS

SUDUT 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

:

Percobaan 1 SPEKTRUM GARIS Jingga

Rahmawati Theofani Diamanti PGSBI class, Fisika, UNIMA

SUDUT KANAN 13906’

SUDUT KIRI 319023’

Hijau

139,5022’

319013’

Biru

14108’

321026’

Ungu

14200’

322015’

Percobaan 2 SPEKTRUM GARIS

SUDUT KANAN

SUDUT KIRI

Jingga

139024’

319013’

Hijau

139017’

31907’

Biru

141011’

32101’

Ungu

14209’

32205’

Rahmawati Theofani Diamanti PGSBI 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,

Kuning

: 860 6’- 38020’

= 47,80

Hijau

: 860 6’- 38022’= 47,740

Percobaan2 (Sudut balikkan)



Merah

: 860 6’- 37013’

= 48,

Jingga

: 860 6’- 37028’

= 48,

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,

- 48,0170

= 0,8630

Jingga

: 48,

- 47,

= 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’=

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

Hijau

: 2670- 21605’

= 5105’

= 51,0830

Rahmawati Theofani Diamanti PGSBI class, Fisika, UNIMA





Nilai deviasi minimum (δm)= Nilai sudut balikkan – Nilai sudut awal Merah

: 50,230 - 49,130

= 1,10

Jingga

: 49,760-

= 0,440

Kuning

: 50,050- 50,40

= -0,350

Hijau

: 51,0830- 50,0830

= 10

Rata-rata sudut deviasi (δm) gas Neon Merah

:

Jingga

:

Kuning

:

Hijau

:

=

 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

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

Rahmawati Theofani Diamanti PGSBI class, Fisika, UNIMA

(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 – 52,40 = -0,30

Jingga

: 52,

Hijau

: 52,

- 51,

= 0,580

Biru

: 50,

- 50,

= -0.050

Ungu

: 49,

- 49

= -0,320

Untuk

Rata-rata

δ

δ

(

Jingga

:

Kuning

:

Biru Ungu

: :

Rahmawati Theofani Diamanti PGSBI class, Fisika, UNIMA

sudut

)

deviasi

(δm)

gas

Hg

(Merkuri)

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.

Deviasi minimum dan panjang gelombang spektrum mercuri 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2

X=panjang gelombang (Amstrong)

0.15 0.1 0.05 0 -0.05

5789.7

5460.6

4358.4

4046.6

-0.1

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.

Rahmawati Theofani Diamanti PGSBI class, Fisika, UNIMA

Deviasi minimum dan panjang gelombang spektrum Neon 0.4 0.35 0.3 X=panjang gelombang (Amstrong)

0.25 0.2 0.15

X=panjang gelombang (Amstrong)

0.1 0.05 0 -0.05

4600

4310

4140

4200

-0.1

Grafik Dari hasil hasil kalibrasi tersebut diperoleh Panjang Gelombang Spektrum Neon yaitu: λ Merah =

4600 Å

λ jingga =

4310

λ kuning =

4140

Å

λ hijau = 4200 Å

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 Diamanti PGSBI class, Fisika, UNIMA

LAPORAN PRAKTIKUM LABORATORIUM FISIKA 1

“SPEKTROMETER ATOM”

oleh KELOMPOK V KELAS B SEMESTER V

Rahmawati Theofani Diamanti PGSBI class, Fisika, UNIMA

UNIVERSITAS NEGERI MANADO FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN FISIKA 2011

Rahmawati Theofani Diamanti PGSBI class, Fisika, UNIMA