Spektrometer Prisma

(1)

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,... ( disebut sebagai bilangan kuantum utama ) l = 0,1,2,...(n-1) ( disebut sebagai bilangan kuantum orbital ) m_l = - 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 :

(2)

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 ungu = 4046,6 Å λ kuning 1= 5789,7Å λ hijau 2 = 4916 Å

λ kuning 2= 5769 Å λ biru = 4358,4 Å

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

(3)

(

) 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.

(4)

E. HASIL PENGAMATAN  Untuk Gas Neon (He)

Sudut Pelurus spectrometer Kanan ;

Kiri : Percobaan 1

SPEKTRUM

GARIS SUDUT KANAN SUDUT KIRI

Merah 2180_8’ ₃₈0_5’ Jingga 2180_19’ ₃₈0_23’ Kuning 2170_24’ ₃₈0_20’ Hijau 2170_5’ ₃₈0_22’ Percobaan 2 SPEKTRUM

Merah 2170_14’ ₃₇0_13’

Jingga 217,50_16’ ₃₇0_28’

Kuning 2170_3’ _36,50_15’

Hijau 2160_5’ ₃₆0_23’

 Untuk gas Merkuri (Hg) Sudut pelurus spectrometer: Kanan : 191o₃₀’₌

Kiri :

Percobaan 1 SPEKTRUM

(5)

Hijau 139,50_22’ ₃₁₉0_13’

Biru 1410_8’ ₃₂₁0_26’

Ungu 1420_0’ ₃₂₂0_15’

Percobaan 2 SPEKTRUM

Jingga 1390_24’ ₃₁₉0_13’

Hijau 1390_17’ ₃₁₉0_7’

Biru 1410_11’ ₃₂₁0_1’

(6)

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’- 38}0_5’ _{= 48}0₁’_{= 48,017}0

Jingga : 860_{6’- 38}0_23’ _{= 47,}

Kuning : 860_{6’- 38}0_20’ _{= 47,8}0

Hijau : 860_{6’- 38}0_{22’= 47,74}0

Percobaan2 (Sudut balikkan)

Merah : 860_{6’- 37}0_13’ _{= 48,}

Jingga : 860_{6’- 37}0_28’ _{= 48,}

Kuning : 860_{6’- 36,5}0_{15’= 49,35}0

Hijau : 860_{6’- 36}0_23’ _{= 49,72}0

 Nilai deviasi minimum (δm)= Nilai sudut balikkan – Nilai sudut awal Merah : 48, - 48,0170 _{= 0,863}0

Jingga : 48, - 47, = 0,920

Kuning : 49,350 _{- 47,8}0 _{= 1,55}0

Hijau : 49,720 _{- 47,74}0_{= 1,98}0

(Nonius yang digunakan dalam pengolahan data adalah nonius sebelah/posisi kanan)

NIlai Kalibrasi = Sudut pelurus – Sudut pada spektrometer Percobaan 1(Sudut awal)

Merah : 2670_{- 218}0_8’ _{= 49}0₈’_{= 49,13}0

Jingga : 2670 _{- 218}0_19’ _{= 49}0₁₉’₌

Kuning : 2670 _{- 217}0_24’ _{= 50}0₂₄’_{= 50,4}0

Hijau : 2670 _{- 217}0_5’ _{= 50}0₅’ _{= 50,083}0

Percobaan2 (Sudut balikkan)

Merah : 2670 _{- 217}0_14’ _{= 50}0_14’ _{= 50,23}0

Jingga : 2670_{- 217,5}0_16’ _{= 49,5}0_16’ _{= 49,76}0

Kuning : 2670_{- 217}0_3’ _{= 50}0_3’ _{= 50,05}0

(7)

 Nilai deviasi minimum (δm)= Nilai sudut balikkan – Nilai sudut awal Merah : 50,230_{- 49,13}0 _{= 1,1}0

Jingga : 49,760_- _{= 0,44}0

Kuning : 50,050_{- 50,4}0 _{= -0,35}0

Hijau : 51,0830_{- 50,083}0 _{= 1}0

 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 : 2700_{22’ - 319}0_23’ _{= -49,01}0

Hijau : 2700_{22’- 319}0_13’ _{= -48,85}0

Biru : 2700_{22’- 321}0_{26’ = -51,07}0

Ungu : 2700_{22’- 322}0_{15’ = -51,89}0

Percobaan 2 (sudut balikkan)

Jingga : 2700_{22’- 319}0_{13’ = -48,856}0

Hijau : 2700_{22’- 319}0_{7’ = -48,75}0

Biru : 2700_{22’- 321}0_{1’ = -50,65}0

Ungu : 2700_{22’- 322}0_{5’ = -51,723}0

 Nilai deviasi minimum (δm)= Nilai sudut balikkan – Nilai sudut awal Jingga : -48,8560_{– (-49,01}0₎ _{= 0,154}0

Hijau : -48,750_{– (-48,85}0₎ _{= 0,1}0

Biru : -50,650_{– (-51,07}0₎ _{= 0,42}0

(8)

(Nonius yang digunakan dalam pengolahan data adalah nonius sebelah/posisi kanan)

Nilai kalibrasi = Sudut pelurus – Sudut pada spectrometer Percobaan 1 (sudut awal)

Jingga : 1910_{30’ - 139}0_6’ _{= 52}0_{24’ =52,4}0

Hijau : 1910_{30’- 139,5}0_22’ _{= 51,5}0_{8’ =51,63}0

Biru : 1910_{30’- 141}0_8’ _{= 50}0_{22’ =50,36}0

Ungu : 1910_{30’- 142}0_0’ _{= 49}0_{30’ =49,5}0

Percobaan 2 (sudut balikkan)

Jingga : 1910_{30’- 139}0_{24’ = 52}0_{6’ =} _52,10

Hijau : 1910_{30’- 139}0_{17’ = 52}0_{13’ = 52,21}0

Biru : 1910_{30’- 141}0_{11’ = 50}0_{19’ =50,31}0

Ungu : 1910_{30’- 142}0_9’ _{= 49}0_{11’ = 49,18}0

 Nilai deviasi minimum (δm)= Nilai sudut balikkan – Nilai sudut awal Jingga : 52, – 52,40 _{= -0,3}0

Hijau : 52, - 51, = 0,580

Biru : 50, - 50, = -0.050

Ungu : 49, - 49 = -0,320

 Untuk Rata-rata sudut deviasi (δ_m) gas Hg (Merkuri)

(

δ δ

)

Jingga : Kuning :

Biru :

(9)

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.

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.

-0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 5789.7 5460.6 4358.4 4046.6

Deviasi minimum dan panjang

gelombang spektrum mercuri

X=panjang gelombang (Amstrong)

(10)

Grafik

Dari hasil hasil kalibrasi tersebut diperoleh Panjang Gelombang Spektrum Neon yaitu: λ Merah = 4600 Å

λ jingga = 4310 Å λ hijau = 4200 Å λ kuning = 4140 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.

-0.1 -0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 4600 4310 4140 4200

Deviasi minimum dan panjang

gelombang spektrum Neon

X=panjang gelombang (Amstrong) X=panjang gelombang (Amstrong)

(11)

LAPORAN PRAKTIKUM LABORATORIUM FISIKA 1 “SPEKTROMETER ATOM” oleh KELOMPOK V KELAS B SEMESTER V

(12)

UNIVERSITAS NEGERI MANADO

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM JURUSAN FISIKA