Materi ke 7 Struktur Atom

Nurun Nayiroh, M.Si

FISIKA MODERN

PERTEMUAN KE-7 & 8

Sub Pokok Bahasan

•

Model Awal dari Atom

•

Model Atom Rutherford

•

Orbit Elektron

•

Spektrum Atomik

•

Atom Bohr

•

Laser

PENDAHULUAN

• Konsep atom telah muncul sejak filosof-filosof kuno: ARAB, YUNANI.

• Struktur Materi :

–Struktur kontinu : benda atau materi dapat terus dibagi sampai tak berhingga kecilnya.

–Struktur diskrit : materi tersusun dari bagian terkecil yang tak terbagi lagi, disebut ATOM.

• ABAD V SM →Anaxagoras, Leucippus, Democritus (ahli filsafat Yunani) mempostulatkan “semua materi tersusun dari partikel-partikel yang disebut atom” →yang artinya tak dapat dibagi lagi.

• Pengertian atom secara ilmu pengetahuan baru kemudian dikemukakan oleh DALTON (1803), dan penyelidikan mengenai struktur materi dan penyusunan dasar-dasar teori atom dimulai sejak orang mengembangkan ilmu kimia.

Ayat-ayat al-Qur’an tentang Atom

“Barang siapa mengerjakan kebaikan sebesar “dzarrah” pun niscaya dia akan melihat balasannya.”

(QS: 99: Az Zalzalah :7)

“Dan barang siapa mengerjakan kejahatan sebesar “dzarrah” pun, niscaya dia akan melihat balasannya.”

(QS : 99 : Az zalzalah : 8)

“Dan tidak luput dari pengetahua Tuhanmu biarpun sebesar “ dzarrah” di bumi ataupun di langit. Tidak ada yang lebih kecil dan tidak lebih besar (pula) dari itu, melainkan (semua tercatat) dalam kitab yang nyata (Lauhful Mahfudz).”

(QS : 10 : Yunus : 61)

“Tidak ada tersembunyi dari pada-Nya sebesar “ dzarrah” pun yang ada di langit dan yang ada di bumi; dan tidak ada pula yang lebih kecil dari itu dan yang lebih besar, melainkan tersebut dalam kitab yang nyata ( lauh Mahfudz).”

• Para ilmuan yang giat mengadakan penelitian tentang dzarrah antara lain, Abu Bakr Ar-Razi ( 846-930 M) yang mengemukakan dalam bukunya Ar Raddu ‘Alal’ Maswa’I bahwa jauhar fard ( zat tunggal) atau dzarrah itu terdiri dari beberapa bagian yang tidak dapat dibagi lagi atau dari kosong. Sedangkan Asy Syahristani dalam bukunya Nahayatul Aqdam Fi’ilmil Kalami menyebutkan, “ Jika benda yang terurai itu bertolak belakang, pasti mengandung bagian yang berkesudahan dari beberapa bagian itu yang tidak dapat terbagi lagi.

• Daftar buku yang dikarang oleh para ilmuan muslim yang membahas tentang atom antara lain,

1. Al Isyarat ( indikator) dan An Najat ( keselamatan ) oleh Ibnu sina ( Averroes)

2. Ar Raddu ‘alal’ Masma’I oleh Ar Razy

3. Nahayatul Aqdam, fi ‘ilmil Kalami oleh Asy Syahristani. 4. Kitabul Hairin oleh Ibnu Maimun.

5. Kitabul Intishar oleh Abil Husain Bin Abdul Rahim Bin Muhammad.

Sifat-sifat Dasar Atom

• Ukuran atom sangat kecil, jari-jarinya sekitar 0,1 nm sehingga tidak dapat diamati dengan menggunakan cahaya tampak (λ≈500 nm)

• Semua atom stabil

Atom tidak membelah diri secara spontan menjadi bagian-bagian yang lebih kecil

• Semua atom mengandung elektron bermuatan negatif, namun netral.

• Atom memancarkan dan menyerap radiasi elektromagnetik

MODEL ATOM THOMSON

•

Prestasi J.J. Thomson

–Mencirikan elektron (Tabung sinar Katoda) –Mengukur nisbah muatan terhadap massa (e/m)

elektron) ( )

•

Model atom Thomson berhasil menerangkan

banyak sifat atom yang diketahui seperti:

ukuran,massa, jumlah elektron dan kenetralan

muatan elektrik

Model atom Thomson : model plum-pudding (roti kismis) karena elektron-elektronnya tersebar di seluruh atom seperti halnya kismis yang tersebar dalam kue kismis.

J.J. Thomson mengajukan suatu model atom:

“Model atomnya dipandang mengandung Z elektron yang dibenamkan dalam suatu bola bermuatan positif seragam”. Distribusi muatan positif diandaikan berbentuk bola dengan jari-jari ~ 10-10_m

•

Model Thomson ini tidak dapat menjelaskan

susunan muatan positif dan negatif dalam

bola atom tersebut.

•

Membuktikan adanya partikel lain yang

bermuatan negatif dalam atom. Berarti atom

bukan merupakan bagian terkecil dari suatu

unsur.

•

Baca selebihnya tentang Model Atom

Thomson di buku FISIKA MODERN (KENNETH

KRANE) Hal. 221-228

MODEL ATOM RUTHERFORD

• Dari eksperimen diperoleh hasil bahwa hampir semua partikel menembus keping emas

• Tetapi terjadi keistimewaan bahwa ada partikel yang dihamburkan balik diperoleh 1 partikel diantara 8.000 partikel yang dibelokkan dengan sudut > 90o

atau dalam bentuk sederhana

Sumber sinar Alpha

Lempeng Emas

Layar

Hasil eksperimen Rutherford

Sinar

alfa

Diteruskan

Dibelokkan

Dipantulkan

Atom Logam

φ

b

P F

½ (π−θ)

½ (π−θ)

θ θ

Proses Hamburan Rutherford

•Gaya listrik yang ditimbulkan oleh inti pada partikel alfa beraksi sepanjang vector jari-jari antara keduanya, sehingga tidak ada torsi pada partikel alfa, dan momentum sudut mωr2_konstan.

πε

=

Karena inti diam berarti besar momentum partikel alfa tetap :

p1=p2= mv

Tetapi impuls∫F.dt, menyebabkan perubahan vektor momentum partikel alpa sebagai :

• Perubahan Impuls sama dengan perubahan

momentum, besarnya adalah:

∫

Besar perubahan momentum

2

• Subsitusikan persamaan ini ke dalam

persamaan integral di atas akan menghasilkan:

Penyelesaian integral menghasilkan persamaan

hubungan antara Sudut hamburan

θ

dengan

parameter dampak b :

πε

θ ₌

_θ

_πε

=

#

θθ: : sudutsudut hamburanhamburan pertikelpertikel alfaalfa b : parameter

b : parameter dampakdampak/impak/impak K = ½ mv

K = ½ mv2 2 : : energienergi kinetikkinetik

Rumus Hamburan Rutherford

!

Kajian terhadap hamburan partikel bermuatan oleh inti atom (hamburan Rutherford) dibagi menjadi 3 bagian:

1. Perhitungan fraksi partikel yang dihamburkan pada sudut yang lebih besar dari pada θ

f<b= f>θ= ntπb2

2. Rumus Rutherford dan pembuktian kebenarannnya lewat percobaan

Berdasarkan hasil eksperimen tersebut, Rutherford menarik kesimpulan bahwa :

1. Atom sebagian besar tediri dari ruang hampa dengan satu inti yang bermuatan positif dan satu atau beberapa elektron yang beredar disekitar inti.

2. Atom secara keseluruhan bersifat netral, muatan positif pada inti sama besarnya dengan muatan elektron yang beredar di sekitarnya. 3. Volume inti << volume atom

4. Inti dan elektron tarik-menarik →gaya sentripetal. 5. Pada reaksi kimia, inti atom tidak mengalami perubahan. Yang

mengalami perubahan ialah elektron-elektron pada kulit terluar.

datom≈ 1 Å = 10-8cm

dinti≈1 F = 10-13cm

Kelemahan teori atom Rutherford adalah :

• Lintasan elektron tidak lagi berupa lingkaran, tetapi berupa pilin (seperti Obat Nyamuk) yang pada akhirnya elektron jatuh ke dalam inti, sehingga atom itu tidak stabil.(Tidak dapat menjelaskan kestabilan atom)

• Bila lintasan elektron semakin menciut, periode putaran elektron menjadi semakin kecil, Frekuensi gelombang yang dipancarkan berubah pula. (Tidak dapat menjelaskan spektrum garis atom hidrogen)

•

Baca selebihnya tentang Hamburan

Rutherford pada buku FISIKA MODERN

(KNNETH KRANE) hal.228-239 atau buku

KONSEP FISIKA MODERN (ARTHUR BEISER)

hal. 122-136

SPEKTRUM ATOM

Radiasi EM dari atom dapat dikelompokkan

menjadi:

•

Spektrum kontinyu

Spektrum Kontinyu

- Spektrum kontinyu : radiasi yang dihasilkan oleh atom yang tereksitasi yang terdiri dari berbagai warna yang bersinambungan, yaitu ungu, biru, hijau, kuning, jingga, merah.

Semakin besar panjang gelombang maka semakin kecil energinya, maka artinya sinar ungu mempunyai foton dengan energi terbesar, sedangkan sinar merah mempunyai foton dengan energi terkecil.

•

Pada spektrum kontinyu, panjang gelombang

radiasi yang dipancarkan merentang dari

suatu nilai minimum,mungkin 0, hingga nilai

maksimum, mungkin tak terhingga.

•

Contohnya: radiasi dari objek panas berpijar

Spektrum Garis

Spektrum diskrit atau spektrum garis

: radiasi

yang dihasilkan oleh atom yang tereksitasi

yang hanya terdiri dari beberapa warna garis

yang terputus putus; yaitu ungu, biru, merah.

Jika sejumlah kecil gas atau uap suatu unsur tertentu, seperti air-raksa, natrium, atau gas neon, diletakkan di dalam tabung kemudian arus listrik dialirkan ke dalam tabung, maka hanya sehimpunan panjang gelombang diskrit cahaya tertentu saja ang dipancarkan oleh gas. Cahaya yang dipancarkan oleh setiap gas berbeda-beda dan merupakan

Peralatan untuk mengamati spektrum garis

Spektrum garis berbagai gas

Peralatan untuk mengamati spektrum serap

•

Di buku Fisika Modern (Kenneth Krane)

hal.241 Gambar 6.18

Spektrum Atom Hidrogen

•

•

!

RUMUS BALMER

Deretan garis spektrum yang cocok dengan rumus Balmer disebut dengan deret Balmer

Beberapa kemudian ditemukan deret-deret yang lain; deret Lyman, deret Paschen, Bracket, dan Pfund.

Pola deret-deret ini serupa maka dapat dirangkum dalam satu persamaan.

Persamaan ini disebut deret spektrum hidrogen.

Dimana R adalah konstanta Rydberg yang nilainya 1,097 × 107_m−1_.

Atau:

Dengan λlimit adalah panjang gelombang deret batas yang sesuai.

Deret Spektrum

• Deret Lyman (m= 1) ,

dengann= 2, 3, 4, …

• Deret Balmer (m= 2),

dengann= 3, 4, 5 ….

• Deret Paschen (m= 3),

• Deret Bracket (m= 4),

dengann= 5, 6, 7, ….

• Deret Pfund (m= 5),

dengann=6, 7, 8 ….

Dengan demikian, setiap model atom hidrogen dapat menerangkan keteraturan aritmatik yang menarik ini dalam berbagai spektrum.

Ciri menarik lainnya dari panjang gelombang spektrum hidrogen terangkum dalam asas gabung Ritz (Ritz combination principle). Jika kita ubah panjang gelombang spektrum pancar hidrogen ke dalam frekuensi, kita jumpai sifat menarik berikut:

jumlah sepasang frekuensi tertentu memberikan frekuensi lain yang juga terdapat dalam spektrum hidrogen.

(Deret Pfund) inframerah

Deret spektrum Pancar dan serap atom Hidrogen

Contoh soal

•

Batas deret dari deret Paschen (n

0

=3) adalah

MODEL ATOM BOHR

• Rutherford mengemukakan bahwa massa dan muatan positif atom terhimpun pada suatu daerah kecil di pusatnya.

• Hasil pengamatan spektroskopis terhadap spektrum atom Hidrogen telah membuka kelemahan-kelemahan model atom Rutherford.

• Pada tahun 1913, Niels Bohr (1885-1962) menyusun model atom Hidrogen berdasarkan model atom Rutherford dan teori Kuantum Planck

• Bohr mengemukakan bahwa atom ternyata mirip sistem planet mini, dengan elektron-elektron mengedari inti atom seperti halnya planet-planet mengedari matahari.

• Dengan alasan yang sama bahwa sistem tata sura tidak runtuh karena tarikan gravitasi antara matahari dan tiap planet, atom juga tidak runtuh karena tarikan elektrostatis Coulomb antara inti atom dan elektron.

• Dalam kedua kasus ini, gaya tarik berperan memberikan percepatan sentripetal yang dibutuhkan untuk mepertahankan gerak edar.

-e

r +Ze

v

F

Model Atom Bohr (Z=1 bagi Hidrogen) F = a

Elektron berada dalam orbit diatur oleh

gaya coulomb. Ini berarti gaya coulomb sama dengan gaya sentripetal:

• Energi total sebuah elektron dalam orbit adalah penjumlahan energi kinetik dan energi potensialnya:

dengan = 1 / (4πε0), dan adalah muatan elektron

• Momentum sudut elektron hanya boleh memiliki harga diskret tertentu:

dengan n= 1,2,3,… dan disebut bilangan kuantum utama, hadalah

konstanta Planck, dan

• Jari-jari Orbit Elektron

Elektron yang jari-jari lintasannya r memiliki persamaan umum untuk sembarang lintasan :

dengan r1= 0,53 Å (jari-jari Bohr), dan n = 1,2,3,… dst. .

π ε

•

Kecepatan elektron dalam orbit :

dimana: n = 1,2,3,…

Untuk tingkat dasar : n =1 & Z = 1

Tingkat Energi dan Spektrum

• Foton dipancarkan bila elektron melompat dari suatu tingkat energi ke tingkat energi yang lebih rendah,

• Berbagai orbit yang diijinkan berkaitan dengan energi elektron yang berbeda-beda.

• Energi elektron E_ndinyatakan dalam jari-jari orbit r_ndiberikan sebagai berikut:

• Rumus r_ndisubstitusi ke persamaan di atas, sehingga menjadi:

n= 1, 2, 3,... Rumus Tingkat Energi

• Energi untuk kulit ke-n:

• Tingkat energi ini semuanya negatif, hal ini menyatakan bahwa elektron tidak memiliki energi yang cukup untuk melarikan diri dari inti.

• Apabila terjadi perpindahan (transisi) elektron dari satu kulit ke kulit yang lain, maka memerlukan energi :

• Besarnya energi yang diperlukan atau dipancarkan sebesar:

= =

h = tetapan Planck = 6,6.10-34_Js

f = frekuensi foton (Hz) c = cepat rambat cahaya = 3.108_m/s

% " / 01 2 .3 &_{) 3 4/5 !}

Sehingga,

• Tingkat energi yang terendah E1disebut dari atom itu dan tingkat energi lebih tinggi E2, E3, E4,...disebut keadaan

eksitasi (status eksitasi).

• Ketika bilangan kuantum n bertambah, energi En yang bersesuaian mendekati nol; dalam limit n= ≈, E≈= 0 dan elektronnya tidak lagi terikat pada inti untuk membentuk atom.

Tingkat-tingkat energi atom Hydrogen

5 4 . 2 / 01 6

7 3 & ₌₋

Energi Ionisasi

Adalah energi yang dibutuhkan untuk membebaskan elektron dari atom dalam keadaan dasarnya atau energi yang diserap untuk men-ion-kan atom.

Energi ionisasi biasanya sama dengan –E1, yang harus

dilengkapi agar menurunkan sebuah elektron dari keadaan dasarnya.

Bila elektron terbangkit sampai kuantum, maka elektron itu lepas dari lingkungan atom dan atom tersebut menjadi ion (+). Besar Energi Ionisasi atom Hidrogen:

untuk n = 1 →E = 13,6 eV

Sebaliknya jika ion Hidrogen mengikat sebuah elektron akan dipancarkan energi sebesar:

Besar Frekuensi foton yang dipancarkan:

Elektron yang terlepas dari susunan atom akan ditangkap oleh struktur atom yang lain.

Kemampuan sebuah atom untuk menangkap elektron bebas disebut sebagai Afinitas Elektron. Dan atom tersebut menjadi ion (-)

untuk n = 2 diperoleh frekuensi yang sesuai dengan salah satu deret balmer.

Spektrum Gas Hidrogen Menurut Bohr

• Bila elektron meloncat dari lintasan yang energinya tinggi

ke lintasan yang energinya rendah, dipancarkan energi sebesar E=h.f mengikuti spektrum “LBPBP” (Lyman, Balmer, Paschen, Brackett, Pfund), dengan persamaan :

nA = Kulit yang dituju nB = Kulit yang ditinggalkan

•Deret Lyman (Ultra Ungu)

nA = 1 dan nB = 2, 3, 4 ….

•Deret Balmer (Cahaya tampak)

nA = 2 dan nB = 3, 4, 5, ….

•Deret Paschen (Inframerah I)

nA = 3 dan nB = 4, 5, 6, ….

•Deret Brackett (Inframerah II)

nA = 4 dan nB = 5, 6, 7, ….

•Deret Pfund (Inframerah III)

nA = 5 dan nB = 6, 7, 8, ….

Postulat Dasar Model Atom Bohr

Ada empat postulat yang digunakan untuk menutupi kelemahan model atom Rutherford, antara lain : 1. Atom Hidrogen terdiri dari sebuah elektron yang

bergerak dalam suatu lintas edar berbentuk lingkaran mengelilingi inti atom ; gerak elektron tersebut dipengaruhi oleh gaya coulomb sesuai dengan kaidah mekanika klasik.

2. Lintas edar elektron dalam hydrogen yang mantap hanyalah memiliki harga momentum angular L yang merupakan kelipatan dari tetapan Planck dibagi dengan 2π.

dimana n= 1,2,3,… dan disebut sebagai bilangan kuantum utama, dan hadalah konstanta Planck.

3. Dalam lintas edar yang mantap elektron yang mengelilingi inti atom tidak memancarkan energi elektromagnetik, dalam hal ini energi totalnya E tidak berubah.

4. Jika suatu atom melakukan transisi dari keadaan energi tinggi EUke keadaan energi lebih rendah E_I, sebuah foton dengan energi hυ=EU-EIdiemisikan. Jika sebuah foton diserap, atom tersebut akan bertransisi ke keadaan energi rendah ke keadaan energi tinggi.

Kelebihan model Bohr

• Keberhasilan teori Bohr terletak pada

kemampuannya untuk meramalkan garis-garis dalam spektrum atom hidrogen.

Kelemahan

• Struktur garis halus ini dijelaskan melalui modifikasi teori Bohr tetapi teori ini tidak pernah berhasil memerikan spektrum selain atom hydrogen

• Belum mampu menjelaskan adanya stuktur halus (fine structure) pada spektrum, yaitu 2 atau lebih garis yang sangat berdekatan

• Belum dapat menerangkan spektrum atom kompleks Itensitas relatif dari tiap garis spektrum emisi.

• Efek Zeeman, yaitu terpecahnya garis spektrum bila atom berada dalam medan magnet

•

Asas Persesuaian adalah asas yang diajukan

Neils Bohr untuk memecahkan masalah

perbedaan antara postulat Bohr dalam fisika

kuantum dengan hukum fisika klasik.

Postulat Bohr

Sebuah elektron dalam model atom Bohr yang mengalami percepatan sewaktu beredar dalam garis edar lingkaran, tidak meradiasikan energi elektromagnet (kecuali jika ia berpindah ke garis edar).

Hukum Fisika Klasik

Sebuah partikel bermuatan meradiasikan elektromagnet bila mengalami percepatan.

Fisika klasik memberi bentuk berbeda k =1_/

2mv2;

tetapi telah kita perlihatakan bahwa E – E0tersederhanakan

menjadi 1_/

2mv2apabila v << c. Jadi, kedua pernyataan ini

sebenarnya tidaklah terlalu berbeda yang satu merupakan hal khusus dari yang lainnya

Asas

Persesuaian

(

correspondence

principle

): “Hukum fisika klasik hanya

berlaku dalam ranah klasik, sedangkan

hukum fisika kuantum berlaku dalam

ranah mekanika. Pada ranah dimana

keduanya bertumpang tindih,

Kedua

himpunan

hukum

fisika

itu

harus

Sebuah partikel bermuatan elektrik yang bergerak sepanjang sebuah lingkaran meradiasikan gelombang elekteromagnetik dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi gerak melingkarnya.

Misal jarak tempuh satu gerak edar lingkaran penuh elektron = 2πr, dengan laju edar v = √2k/m, maka diperoleh periodenya :

Karena frekuensi v adalah kebalikan periode maka :

Dengan menggunakan penyataan diatas bagi jari jari orbit yang diperkenankan maka diperoleh :

Sehingga sebuah elektron klasik yang bergerak dalam orbit lingkaran berjari-jari rnakan meradiasikan gelombang

elektromagnet dengan frekuensi νnini.

Namun jika kita perbesar jari-jari atom bohr menjadi sangat besar mulai dari objek berukuran kuantum (10-10_{m) hingga}

ke ukuran laboratorium (10-3_{m) ,dapatkah kita harapkan}

bahwa atomnya berperilaku klasik. Sehingga muncul persamaan seperti di bawah ini untuk penjelasan tersebut.

Jika n besar sekali,kita dapat hampiri n-1 dengan n dan 2n-1 dengan 2n,sehingga menurut persamaan seperti ini :

Rumus di atas, identik dengan persamaan frekuensi klasik. Elektron klasik berspiral secara mulus menuju inti atom, sambil meradiasi dengan frekuensi yang diberikan. Sedangkan elektron kuantum meloncat dari orbit n ke orbit (n-1), dan kemudian ke orbit (n-2), dan seterusnya

Pemahaman

•

Dalam rentang n yang besar, dimana fisika

klasik dan kuantum bertumpang tindih,

pernyataan klasik dan kuantum bagi frekuensi

radiasi keduanya identik. Ini adalah salah satu

contoh penerapan asas persesuaian bohr.

•

Asa ini penting untuk memahami bagaimana

kita beranjak dari ranah dimana berlaku

hukum-hukum fisika klasik ke ranah dimana

berlaku hukum-hukum fisika kuantum.

EKSITASI ATOMIK

• Terdapat 2 mekanisme utama eksitasi: –Tumbukan dengan partikel lain.

Sebagian Ek bersamanya diserap oleh atom, sehingga atom tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi, kemudian kembali lagi ke keaadaan dasarnya dalam waktu 10-8_s

dengan memancarkan foton

–Dengan menimbulkan lucutan listrik dalam gas bertekanan rendah, sehingga timbul medan listrik yang mempercepat elektron dan ion atomik sampai energi kinetiknya cukup untuk mengeksitasikan atom ketika terjadi tumbukan.

–Eksitasi melalui penyerapan radiasi.

Spektrum yang dihasilkan adalah spektrum absorbsi.

Pada percobaan Frank-Hertz mengggunakan sinar elektron yang dipercepat untuk mengukur besarnya energi eksitasi pertama pada atom gas mercury (Hg).

Elektron yang dihasilkan dari proses termionik pada katoda akan dipercepat diantara katoda dan anoda, dalam tabung uap-Hg elektron tersebut akan mengalami tumbukan dengan atom hidrogen.

Proses tumbukan yang terjadi meliputi tumbukan elastik dan non elastik. Setelah energi kritis tercapai, ternyata arus menurun secara tiba-tiba.

Tafsiran dari effek ini ialah bahwa elektron yang bertumbukan dengan atom memberikan sebagian atau seluruh energi di atas tingkat dasar.

Tumbukan semacam ini disebut tak elastis. Energi kritis elektron bersesuaian dengan energi yang diperlukan untuk menaikkan atom ke tingkat eksitasi terendah.

Semakin banyak elektron yang mencapai anoda maka arus listriknya makin besar. Atom-atom dalam tabung saling bertumbukan akan tetapi tidak ada energi yang dilepaskan di dalam tumbukan ini. Jadi

tumbukannya secara elastis.

Untuk menghasilkan terjadinya pelepasan energi, maka atom mengalami transisi ke suatu keadaan eksitasi dan hal ini dapat dilakukan dengan cara tabung elektron diisi dengan gas hidrogen, maka elektron akan mengalami tumbukan dan jika tegangan dinaikkan lagi maka arus listriknya juga akan ikut naik.

frank-hertz

Elektron-elektron meninggalkan katoda, yang dipanasi dengan sebuah filamen pemanas. Semua elektron itu kemudian dipercepat menuju sebuah kisi oleh bedapotensialV, yang dapat diatur. Elektron dengan energiV elektron-volt dapat menembusi kisi dan jatuh pada pelat anoda, jikaVlebih besar daripadaV0,suatu tegangan

perlambat kecil antara kisi dan pelat katoda. Arus elektron yang mencapai pelat anoda diukur dengan menggunakan ammeter A.

Gambar Kurva Arus Terhadap Tegangan

Rumus Percobaan Franck - Hertz

E

_e

: energi eksitasi

V : tegangan eksitasi

N : jumlah data

Franck - Hertz

Pada percobaan ini memberikan kita suatu bukti langsung mengenai kehadiran keadaan eksitasi atom.

Sayangnya, tidaklah mudah untuk melakukan percobaan ini dengan atom hidrogen, karena secara alamiah hidrogen tidak hadir dalam bentuk atom, melainkan dalam bentuk molekul H2.