1
LAPORAN PRAKTIKUM
FISIKA EKSPERIMENTAL LANJUT
Percobaan : R-2
Eksperimen FRANCK - HERTZ
Pelaksanaan Praktikum
Hari: Senin Tanggal : 19 September 2001 Jam ke :3-4
Oleh :
Efinda Putri Normasari Susanto NIM. 080913075
Kerabat dalam kelompok : Ni Matut Tamima (080913006) Bandiyah Sri Aprilia (080913049)
Mar Atus Solikha (080913066)
Dosen Pembimbing : Herlik Wibowo, S.Si., M.Si
LABORATORIUM RADIASI
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
2 ABSTRAKSI
Efinda Putri N S. Laporan Praktikum Fisika Eksperimental Lanjut (Eksperimental Franck – Hertz). Laporan. 2011.
Percobaan Frank – Hertz bertujuan untuk mengetahui secara langsung kebenaran teori kuantum bahwa tenaga electron atom itu bertingkat – tingkat (terkuantisasi). Mengamati hubungan antara arus anoda Ia dengan besarnya tegangan kisi Vg dan menetukan tegangan eksitasi aton Neon dan panjang gelombang foton yang dipancarkan.
Pada percobaan Franck – Hertz electron –electron meninggalkan katoda setelah dipanasi dengan filamen pemanas. Kemudian electron itu di percepat menuju sebuah kisi oleh beda potensial Vg (ditambahkan energy kinetic), yang dapat diatur. Electron dengan kecepatan Vg dapat menembus kisi dan mencapai plat anoda. Arus electron yang mencapai plat anoda tersebut diukur dengan ammeter A.
Jika arus electron tersebut dihalangi dengan suatu atom (Neon), maka electron – electron dengan kecepatan Vg itu dapat menumbuk atom – atom neon, namun tidak ada pelepasan energy karena yang terjadi adalah tumbukan elastic sempurna. Untuk membuat electron melepaskan energinya adalah jika electron memiliki energy yang cukup untuk menyebabkan atom Neon bertransisi ke suatu keadaan eksitasi. Setelah electron mengalami tumbukan tersebut maka akan bergerak dengan energy lebih rendah. Dengan demikian jika electron harus melewati kisi dan energinya tidak cukup untuk mengatasi tegangan perlambat rendah, ia tidak akan dapat mencapai plat anoda, sehingga arus pada ammeter pun akan mengalami penurunan.
Dari percobaan ini diketahui bahwa panjang gelombang Neon adalah
dan energy eksitasi yang diperlukana adalah 16,00 eV, selain itu dihasilkan sebuah grafik hubungan antara Ia dengan tegangan kisi Vg yang menunjukkan adanya penurunan arus dengan Vg tertentu sebagai berikut :
3 Dengan demikian percobaan ini memberikan suatu bukti langsung mengenai kehadiran
4 METODE PERCOBAAN
Percobaan ini dilakukan dengan pengamatan langsung pada alat Franck – Hertz dan pengamatan secara computerize dari data hasil percobaan tersebut.
Tempat dan Waktu Percobaan
Tempat : Laboratorium Fisika Radiasi
Waktu : Senin, 19 September 2011
Peralatan
1. Pesawat Franck – Hertz
2. Laptop/computer ( program excel)
Prosedur
1. Mengamati fungsi – fungsi peralatan yang terdapat pada pesawat Franck – Heratz sebelum melakukan percobaan, agar pada saat melakukan percobaan bisa berjalan lancar.
2. Memilih saklar “AUTO” untuk percobaan pertama bila ingin menaikkan tegangan antara katoda percobaan Frank – Hertz dengan grid kedua (G2) secara otomatis dan selanjutnya diganti dengan tipe “MANU” untuk pengamatan yang lebih jelas.
5 3. Memilih saklar “INTERNAL” untuk mengukur arus antara G2 dengan plate (P) Frank
– Hertz.
4. Mengubah – ubah nilai G1-K dan G2-P pelan – pelan dan mengamati setiap perubahan arus yang terukur (Ia) untuk setiap nilai Vg, hingga terjadi perubahan nilai arus secara berkala/mendapatkan nilai 3 puncak.
5. Untuk mendapatkan pengukuran nilai Ia dan Vg secara jelas sehingga dapat dibuat sebuah grafik, maka saklar yang dihidupkan adalah “MANU”, kenudian rubah nilai (G2-K) secara berkala (setiap 2 skala pada voltmeter/setiap kenaikan 4Volt) dan amati berapakah arus yang terukur di ampermeter Franck – Hertz.
6. Jangan lupa sebelum pengamatan untuk Ia dan Vg, setting tombol penge_nol (zero adj) supaya hasil yang di dapatkan akurat. Serta, tombol gain untuk mengatur kenaikan Ia supaya dapat diamati dengan mudah atau terbaca pada skala yang sesuai. 7. Setelah data terkumpul maka gunakan aplikasi excel untuk membuat grafik.
6 ANALISIS DATA
Tabel kenaikan arus (Ia) dgn kenaikan Vg secara otomatis
Tegangan Kuat Arus
42 43
60 69
79 79
Tabel kenaikan arus (Ia) dengan kenaikan Vg secara manual
No Tegangan Kuat Arus No Tegangan Kuat Arus
1 4 6 11 44 41 2 8 10 12 48 54 3 12 14 13 52 61 4 16 18 14 56 54 5 20 20 15 60 52 6 24 24 16 64 66 7 28 28 17 68 76 8 32 43 18 72 74 9 36 47 19 76 69 10 40 38 20 80 74
Grafik arus anoda (Ia) sebagai fungsi tegangan kisi (Vg)
Gambar 1.3 Grafik Hubungan arus anoda (Ia) sebagai fungsi tegangan kisi (Vg)
Ia
7 Mencari tegangan kritis
Diketahui :
V1 = 36
V2 = 52
V3 = 68
Menghitung tegangan kritis
Nilai Ve N V V N m n 1 2 16 16 V 00 , 16 V volt 00 , 256 2 V volt
volt V2 162 162 512 00 , 256 2 V volt 2 0 2 0 2 0 volt Maka: ) 00 , 0 00 , 16 ( V volt Nilai λ hc eVe eVe hc 8 ) 00 , 16 )( 10 6 , 1 ( ) 10 998 , 2 )( 10 626 , 6 ( 19 8 34 776 10 776 , 0 7m 776 (A= angstrom)
Menghitung Energi Foton
J E E eks eks 18 19 10 56 , 2 ) 00 , 16 )( 10 6 , 1 (
9 Gambar1.4 Diagram parsial energy Neon
10 PEMBAHASAN
Pada percobaan Franck-Hertz yang kami lakukan pada dasarnya terjadi peristiwa sebagai berikut:
Elektron yang dipercepat bertumbukan dengan atom (Neon) dan memberikan energinya ke elektron pada atom, menyebabkan elektron pada atom dapat berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi (mengalami eksitasi electron).
Adanya eksitasi electron juga dapat ditunjukkan dengan adanya penurunan arus yang nampak pada percobaan Franck – Hertz. Hal ini disebabkan karena adanya electron yang melepaskan energinya. Electron menumbukkan dirinya pada atom – atom Neon dan setelahnya akan bergerak dengan energy yang lebih rendah. Dengan demikian jika electron harus melewati kisi dan energinya tidak cukup untuk mengatasi tegangan perlambat rendah, ia tidak akan dapat mencapai plat anoda, sehingga arus pada ammeter pun akan mengalami penurunan. Dan hal ini pulalah yang menyebabkan grafik nampak seperti gambar 1.3 diatas.
Tegangan kisi antara yang di sett secara automatis dengan yang manual menunjukkan hasil yang berbeda, hal ini disebabkan karena pengamatan yang kurang teliti. Selain itu, kenaikan tegangan terjadi begitu singkat sehingga pengamat tidak bisa menentukan nilanya secara tepat. Sehingga kami memilih untuk menganalisis selisih Tegangan kisi ( Ve ) ini pada percobaan yang secara manual. Tegangan kritis dari penghitungan analisis adalah 16,00 Volt
dengan simpangan 0 atau tidak ada kesalahan sama sekali. Sehingga bisa dikatakan bahwa percobaan Frank – hertz yang kami lakukan berhasil.
Selain itu, hasil dari percobaan menunjukkan bahwa energy foton yang dihasilkan adalah 16 eV yang artinya electron pada atom neon berada pada keadaan metastabil (state eksitasi yang memiliki lifetime relatif panjang), sehingga probabilitas untuk kembali ke ground state sangat kecil.
Jika dilihat dari hasil percobaan yang di bandingkan dengan literature (gambar 1.4) maka prosentase kesalahan percobaan yang kami lakukan yakni 15,34 %. Hal ini mengindikasikan bahwa electron Neon juga bisa mengalami transisi electron pada energy 16
eV. Selain itu electron dapat bereksitasi sampai di kulit p dengan energy eksitasi terbesar adalah 18,9 eV.
11 KESIMPULAN
Penurunan arus ( Ia ) yang terjadi dalam percobaan Franck – Hertz dikarenakan adanya electron yang melepaskan energinya setelah bertumbukan dengan atom neon sehingga electron dari atom – atom neon dapat bereksitasi ke tingkat energy yang lebih tinggi.
Untuk mengeksitasi electron dari keadaan dasar ke tingkat yang lebih tinggi diperlukan energy sebesar 2,56 x 10-18 J atau 16 eV.
Panjang gelombang (λ) Neon dalam percobaan adalah 776 Å
Prosentase kesalahan dari energy foton antara percobaan dan literature adalah 15,34 %.
12 DAFTAR PUSTAKA 1. Http://apbrwww5.apsu.edu/schultzk/modern/3701%20lab%20manual/05%20Franck-Hertz/Franck-Hertz.pdf 2. Www.tofi.or.id/downl2. 3. Www.tofi.or.id/download_file/Kul_13_3.ppt 4. Www.phy.davidson.edu/ModernPhysicsLabs/f-hertz.html
