SPEKTROMETER ATOM
I. Tujuan Percobaan :
1. Mengkalibrasi Spektometer dengan Spektrum Merquri
2. Menentukan panjang gelombang dari berbagai spektrum emisi berbagai atom yang dimiliki gas dalam tabung lampu ( Na atau Ne atau H ) serta menentukan transisi elektronnya.
II. Alat dan Bahan yang digunakan : 1. Spektrometer
2. Lampu tabung gas Merkuri dan Helium 3. Clamp Holder
4. Kumparan Rhumkorf 5. Power Supply
6. Kabel – kabel
III. Dasar Teori
Setiap atom mempunyai konfgurasi 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 :
dengan elektron tunggal. Menurut teori kuantum Bohr dinyatakan
Perpindahan elektron di dalam 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) ke aras tenaga dengan bilangan kuantum m<n mempunyai bilangan gelombang yang dapat dinyatakan dengan persamaan :
v=1λ=R Z2
(
1muncullah 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.
Spectrum Garis
Jika sebuah gas diletakkan di dalam tabung kemudian arus listrik dialirkan ke dalam tabung, gas akan memancarkan cahaya. Cahaya yang dipancarkan oleh setiap gas berbeda-beda dan merupakan karakteristik gas tersebut. Cahaya dipancarkan dalam bentuk spektrum garis dan bukan spektrum yang kontinu. Kenyataan bahwa gas memancarkan cahaya dalam bentuk spektrum garis diyakini berkaitan erat dengan struktur atom. Dengan demikian, spektrum garis atomik dapat digunakan untuk menguji kebenaran dari sebuah model atom.
Atom dalam suatu unsur dapat menghasilkkan spektrum emisi (spektrum diskret) dengan menggunakan alat spectrometer, sebagai contoh spectrum hidrogen. Atom hidrogen memiliki struktur paling sederhana. Spektrum yang dihasilkan adalah atom hidrogen yang merupakan spektum yang paling sedehana. Spektrum garis atom hydrogen berhasil dijelaskan oleh Niels Bohr pada tahun 1913.
Panjang gelombang spektrum sebagai pancaran atom dapat diukur dengan menggunakan spektrometer Hilger, yang sudah dilengkapi dengan skala sudut dalam orde menit, yang mana diamati adalah sudut pada tiap warna spektrum. Dengan menggunakan spektrum merkuri, yang panjang gelombangnya sudah diketahui dari pustaka:
l Merah = 6907 Å
l Kuning 1 = 5789,7 Å
l Hijau 1 = 5460,6 Å
l Hijau 2 = 4916 Å
l Biru = 4358,4 Å
l Ungu = 4046,6 Å
Maka dapat ditentukan panjang gelombang dari tiap spektrum warna lainnya, yaitu dengan cara mengkalibrasi spektrometer untuk menentukan panjang gelombang dari tiap spektrum, dengan memplotkan grafk dari deviasi minimum dan panjang gelombang spektrum merkuri.
IV. Langkah – langkah percobaan :
1. Spektrometer diatur agar pada lensa mata garis silang Nampak jelas dengan cara mengarahkan teropong pada kolimator juga ke arah lampu Merkuri (Dalam suatu posisi lurus).
2. Atur juga lensa okuler nya teropong agar benda yang diamati jelas kelihatan.
3. Atur kolimator agar cahaya dari sumber tampak tajam dengan menyetel lebar celah pada kolimator setipis mungkin.
4. Letakkan prisma di meja spektrometer dengan posisi samping prisma yang bening terarah ke tengah – tengah lensa objektif kolimator. spektrum. (sebagai sudut deviasi minimum spektrum)
7. Dengan meletakan garis silang dalam lensa mata pada posisi tiap garis spektrum warna maka ukur berapa sudut yang dibentuk tiap garis warna spektrum tersebut.
8. Ganti lampu merkuri dengan lampu gas Helium kemudian lakukan langkah 4 s/d 7.
V. Hasil Pengamatan
a. Untuk gas Merkuri. Sudut pelurus:
Skala nonius kiri: 208,5°10ʹ = 208,67°
Skala nonius kanan: 28,5°12ʹ = 28,7°
No
. Spektrum Warna
Posisi Spektrum
Skala Nonius Kiri Skala NoniusKanan
Panjang Gelombang
(Pustaka)
1. Merah 175°1ʹ = 175,017° 355°1ʹ =
355,017° 6907 Å
2. Kuning 173,5°9ʹ = 173,65° 353,5°8ʹ =
353,63° 5769 Å
3. Hijau 173°16ʹ = 173,267° 353°15ʹ =
353,25° 4916 Å
4. Biru 172,5°26ʹ =172,93° 352°15ʹ =352,25° 4358,4 Å
5. Ungu 172,5°9ʹ = 172,65° 353°9ʹ = 353,15° 4046,6 Å
b. Untuk gas Helium. Sudut pelurus:
Skala nonius kiri: 200,5°27ʹ = 200,95°
Skala nonius kanan: 21°3ʹ = 21,05
1. Merah 166°16ʹ = 166,27° 346°24ʹ = 346,4° 6678,15 Å
2. Kuning 166°3ʹ = 166,05° 346°8ʹ = 346,13° 5875,62 Å
3. Hijau 1 165,5°9ʹ = 165,65° 345,5°17ʹ =345,78° 5047,74 Å
4. Hijau 2 165,5°2ʹ = 165,53° 345,5°5ʹ =345,583° 5015,67 Å
5. Ungu 165°18ʹ = 165,3° 345°24ʹ = 345,4° 4471,48 Å
VI. Pengolahan Data.
a. Sudut Deviasi Minimum δm pada lampu gas Merkuri.
Sudut yang digunakan adalah sudut skala nonius kiri. Dari data hasil percobaan, sudut pelurus skala nonius kiri adalah sebesar 208,5°10ʹ = 208,67°. Sehingga sudut deviasi minimum (δm) untuk tiap warna spektrum adalah:
δm=sudut pelurus−sudut spektrum
δm Merah = 208,67° - 175,017° = 33,653°
δm Kuning = 208,67° - 173,65° = 35,02°
δm Hijau = 208,67° - 173,267° = 35,41°
δm Biru = 208,67° - 172,93° = 35,74°
δm Ungu = 208,67° - 172,65° = 36,02°
b. Sudut Deviasi Minimum δm pada lampu gas Helium.
Sudut yang digunakan adalah sudut skala nonius kiri. Dari data hasil percobaan, sudut pelurus skala nonius kiri adalah sebesar 200,5°27ʹ = 200,95°. Sehingga sudut deviasi minimum (δm) untuk tiap warna spektrum adalah:
δm=sudut pelurus−sudut spektrum
δm Merah = 200,95° - 166,27° = 34,68°
δm Kuning = 200,95° - 166,05° = 34,9°
δm Hijau 1 = 200,95° - 165,65° = 35,3°
δm Hijau 2 = 200,95° - 165,53° = 35,42°
δm Ungu = 200,95° - 165,3° = 35,65°
c. Hasil Pengukuran Panjang Gelombang Dengan Grafik (Untuk Gas Helium).
Warna Panjang Gelombang (Å)
Kuning 5868 Å
Hijau 1 5160 Å
Hijau 2 4900 Å
Ungu 4504 Å
VII. Teori Kesalahan.
Di dalam suatu pengukuran apalagi dalam sebuah laboratorium dengan ketersediaan alat yang terbatas pastinya tidak lepas dari ketidaksempurnaan pengukuran. Hal ini dapat disebabkan oleh berbagai macam faktor yang menjadi penyebab kesalahan dalam pengukuran contohnya :kondisi alat yang kurang baik, kondisi dari si pengamat, dll.
Untuk itu agar suatu pengukuran dapat di jamin kebenarannya maka di pergunakan teori kesalahan ataul ebih di kenal dengan teori ketidakpastian. Pada laporan kali inipresentase kesalahan dalam pengukuran dapat di hitung dengan menggunakan persamaan;
Persentase ketidakpastian =
Nilai Hasil Pengamatan−Nilai Hasil Pustaka
Nilai Hasil Pustaka x100 %=…−100
SpektrumWarna Hasil Pengukuranλ He (Å) Pustaka (Å)Nilai λ He Kesalahan (%)Persentase
Merah 6052 6678,15 9,37
Jika sebuah gas diletakkan di dalam tabung kemudian arus listrik dialirkan ke dalam tabung, gas akan memancarkan cahaya. Cahaya yang dipancarkan oleh setiap gas berbeda-beda dan merupakan karakteristik gas tersebut. Cahaya dipancarkan dalam bentuk spektrum garis dan bukan spektrum yang kontinu.
Dalam percobaan ini menggunakan lampu gas merkuri dan helium, spektrum garis yang di hasilkan dari kedua gas ini berbeda. Untuk merkuri spektrum garisnya : merah, kuning, hijau, biru dan ungu sedangkan untuk helium merah, kuning, hijau 1, hijau 2 dan ungu.
No
. Spektrum Warna
Panjang Gelombang
(Pustaka)
1. Merah 6907 Å
2. Kuning 5769 Å
3. Hijau 4916 Å
4. Biru 4358,4 Å
5. Ungu 4046,6 Å
Spektrum garis membentuk suatu deretan warna cahaya dengan panjang gelombang berbeda. Untuk gas hidrogen yang merupakan atom yang paling sederhana, deret panjang gelombang ini ternyata mempunyai pola tertentu yang dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan matematis. Seorang guru matematika Swiss bernama Balmer menyatakan deret untuk gas hidrogen sebagai persamaan berikut ini. selanjutnya, deret ini disebut deret Balmer.
D
dimana panjang gelombang dinyatakan dalam satuan nanometer (nm).
Beberapa orang yang lain kemudian menemukan deret-deret yang lain selain deret Balmer sehingga dikenal adanya deret Lyman, deret Paschen, Bracket, dan Pfund. Pola deret-deret ini ternyata serupa dan dapat dirangkum dalam satu persamaan. Persamaan ini disebut deret spektrum hidrogen.
Dalam menentukan panjang gelombang di sini kita memakai deret Balmer.
Dalam percobaan yang di lakukan kondisi alat tidak terlalu efsien pada penyetelan lebar celah pada kolimator tidak bias setipis mungkin serta untuk bagian meja spektometer mudah tergoyang sehingga posisi pengukuran jadi kurang tepat sehingga memungkinkan adanya kesalahan dalam percobaan, serta tidak lepas kesalahan pada praktikan sendiri dalam pembacaan skala dan melihat spektrum warna.
Langkah – langkah menentukan panjang gelombang spektrum warna dengan menggunakan metode grafk :
1. Menentukan skala pada grafk
2. Menentukan skala deviasi minimum dan panjang gelombang 3. Memplot titik sudut deviasi yang merupakan hasil dari
percobaan yang di lakukan
4. Memplot panjang gelombang merkuri dari tiap spektrum warna sesuai acuan panjang gelombang merkuri yang ada pada pustaka
5. Menentukan titik potong yang di dapat antara panjang gelombang dan sudut deviasi dari tiap spektrum. Kemudian tarik garis penghubung tiap titik potong yang di dapat.
titik potong pada garis spektrum merkuri. Tarik garis vertical searah sumbu y, sampai menyentuh sumbu x. nilai yang terbaca pada sumbu x itulah yang merupakan panjang gelombang untuk spekrtum warna tersebut.
IX. KESIMPULAN
Dari pengamatan yang dilakukan dapat disimpulkan :
Setiap gas memiliki jumlah spektrum yang berbeda.
Pada gas helium semakin kecil sudut deviasi minimum maka panjang gelombang semakin besar.
Warna merah memiliki panjang gelombang yang paling besar dan ungu paling kecil.
DAFTAR PUSTAKA
Penuntun Praktikum Lab. Fisika 1 “Spektometer Atom”.
http://meygever.blogspot.com/
http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbase/quantum/ atspect.html#c1
http://wanibesak.wordpress.com/tag/prinsip-kerja-spektrofotometer/
