Laporan Spektrum Garis Berbagai Jenis Atom (Teori Atom Bohr)

SPEKTRUM GARIS BERBAGAI JENIS ATOM
(TEORI ATOM BOHR)

Mukri Syam*, Milpa Lapa, Waren Crhistoper M, Reski Kampa

Laboratorium Fisika Modern Jurusan Fisika
Universitas Negeri Makassar
Tahun 2015

Abstrak. Telah dilakukan percobaan “ Spektrum Garis Berbagai Jenis Atom (Teori Atom Bohr) ” yang bertujuan untuk menentukan panjang gelombang spektrum garis atom gas mulia. Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan tiga spektrum lampu, yakni spektrum lampu helium dan neon yang digunakan untuk mengamati spektrum garis yang terbentuk dan menentukan panjang gelombang dari setiap spektrum garis yang dihasilkan dan juga digunakan spectrometer optic, kisi Rowland, transformator 6 V AC dan 12 V AC dan juga universal choke 230 V 50 Hz. Berdasarkan hasil pengamatan diperoleh bahwa setiap atom memancarkan spektrum warna yang berupa garis diskrit yang terdiri atas deretan warna yaitu ungu, nila, biru, hijau, kuning, jingga, dan merah. Berdasarkan analisis data diperoleh untuk spectrum lampu Helium, panjang gelombang terbesar diperoleh pada warna merah sebesar , dan panjang gelombang terkecil pada warna ungu yakni sebesar untuk orde 1 sedangkan untuk orde 2 sebesar untuk warna merah sedangkan untuk terkecil pada warna ungu sebesar . Untuk spectrum lampu Neon, panjang gelombang terbesar diperoleh pada warna ungu sebesar , dan panjang gelombang terkecil pada warna hijau yakni sebesar untuk orde 1 sedangkan untuk orde 2 sebesar untuk warna hijau sedangkan untuk terkecil pada warna ungu sebesar . Berdasarkan hasil analisis, dapat disimpulkan bahwa semakin besar sudut angular yang terbentuk maka panjang gelombang yang dihasilkan juga semakin besar.
Kata Kunci: Panjang gelombang, Spektrum garis, Sudut angular,Teori Atom Bohr.

Abstract: Has conducted experiments "Line Spectrum Different Types Atom (Atom Bohr's theory)" which aims to determine the wavelengths of spectral lines of noble gas atoms and metal. The experiment was conducted using three spectrum lamp, the lamp spectrum of helium and neon are used to observe the spectrum of the line formed and determines the wavelength of each spectral line produced and also used spectrometer optics, grating Rowland, a transformer 6 V AC and 12 V AC and also universal choke 230 V 50 Hz. Based on the results obtained by the observation that every atom emits a spectrum of colors that form a discrete line which consists of a row of colors: violet, indigo, blue, green, yellow, orange, and red. Based on data analysis for spectrum lights Helium, the wavelength of the largest obtained in the red color of | 684,2 ± 1,2 | × 10 nm, and the wavelength of the smallest of the color purple which amounted | 460,0 ± 1.3 | × 10 nm to order 1 while the order of 2 by | 724,4 ± 0.3 | × 10 nm to red while the smallest in the red color of | 456,7 ± 0.7 | × 10 nm. For spectrum Neon lamp, the wavelength of the largest obtained in the purple color of | 671,1 ± 1,2 | × 10 nm, and the wavelength of the smallest in the green color which amounted | 578,2 ± 1,3 | × 10 nm to order 1 while for order 2 of | 558,3 ± 0,5 | × 10 nm for yellow, while for the smallest of the color purple for | 648,3± 0,4 | × 10 nm. Based on the analysis, it can be concluded that the greater the angular corner formed the wavelengths produced are also getting bigger.
Keywords: Angle Angular, Bohr Atomic Theory, Line spectrum, Wavelength.

PENDAHULUAN
Niels Hendrik David Bohr (1885-1962) merupakan satu di antara sedikit fisikawan yang memiliki pengaruh ilmiah yang kuat terhadap fisikawan lainnya pada zamannya. Banyak fisikawan teoritis pada abad ke duapuluh yang menganggapnya sebagai guru, meskipun, seperti halnya Einstein, Bohr tidak pernah memiliki seorang pun mahasiswa doktor.
Pada musim gugur 1911, Bohr, dengan uang saku beasiswa studi post-doctoral, bergabung dengan kelompok J. J. Thompson di Cambridge. Namun, Bohr tidak betah. Setelah bertemu dengan Rutherford, dia memutuskan untuk bekerja bersamanya di Manchester selama paruh kedua masa tinggalnya di Inggris. Di sinilah Bohr menjadi akrab dengan konsep inti atomik yang dikembangkan oleh Rutherford pada awal tahun 1911.[1]
Pada saat itu, Rutherford telah mengembangkan sebuah model atom yang terdiri atas sebuah inti dengan sejumlah Z muatan elementer positif e yang dikelilingi dengan Z elektron, yang membawa muatan negatif e.
Setelah kembali ke Denmark, Bohr mengkaji sendiri model atom Rutherford secara teoritis. Telah diketahui pada saat itu bahwa model atom Rutherford tidak konsisten dengan fisika klasik. Model ini tidak dapat menjelaskan mengapa sebuah atom bersifat stabil. Dari sini, Bohr tahu bahwa sebuah “fisika baru” perlu digunakan untuk mengatasi masalah ini. “Fisika baru” tersebut adalah teori kuantum Planck. Ide pertama Bohr untuk mengatasi masalah model atom Rutherford adalah membatasi jumlah orbit yang mungkin bagi sebuah elektron dengan mensyaratkannya hanya dapat memiliki nilai-nilai diskrit, yaitu sebuah nilai energi yang terkuantitasi. Ketika mendiskusikan ide ini dengan rekan-rekannya pada suatu masa, Bohr pernah ditanya, “Bagaimana hal ini dikaitkan dengan rumus spektral?”. Dari sini tampak bahwa Bohr pada saat itu tidak mengetahui rumus Balmer.[1]
Balmer, sejak tahun 1885 telah menemukan sebuah persamaan sederhana tetapi akurat yangmemungkinkannya untukmenghitung frekuensi cahaya garis-garis spektral yang dipancarkan oleh atom hidrogen. Begitu Bohr mengetahui rumus Balmer, hanya butuh beberapa minggu kemudian Bohr menyempurnakan ide model teoritisnya lalu menuliskan makalahnya.[1]
Sumber informasi yang sangat penting dalam mempelajari struktur dan komposisi atom adalah spektrum. Spektrum dapat dibedakan menjadi spektrum garis, spektrum pita dan spektrum malar. Spektrum terdiri dari kumpulan garis-garis spektrum yang banyak yang saling berdekatan dengan rapat. Biasanya spektrum ini dihasilkan oleh molekul-molekul, sedangkan spektrum garis khusus oleh atom-atom. Spektrum ini terdiri dari garis-garis tunggal yang dapat dikategorikan dalam berbagai kelompok sesuai dengan sifatnya masing-masing.[3]
Eksperimen ini dilakukan untuk melakukan pengamatan terhadap spektrum garis yang dihasilkan dari beberapa jenis atom gas mulia dan gas logam serta menentukan panjang gelombang dari setiap spektrum garis yang dihasilkan atom-atom tersebut, beberapa atom yang diamati spektrumnya dalam percobaan ini yaitu Helium (He), Neon (Ne) dan Natrium (Na). Pengamatan dilakukan dengan menggunakan spektrometer optik dan kisi untuk mengetahui besarnya sudut yang dibentuk setiap spketrum warna yang akan dianalisis untuk memperoleh panjang gelombang dari setiap deretan warna spektrum garis yang dihasilkan atom tersebut dengan menggunakan persamaan yang ada pada teori

TEORI
Setelah Rutherford mengemukakan bahwa massa dan muatan positif atom terhimpun pada suatu daerah kecil dipusatnya, fisikawan Denmark, Niels Bohr pada tahun 1913 mengemukakan bahwa atom ternyata mirip system planet mini, dengan electron-elektron mengedari inti atom seperti planet-planet mengedari matahari.[2]
Pada tahun 1913, Niels Bohr mengembangkan sebuah model atom yang dapat menjelaskan hubungan antara struktur atom khususnya yang berkenaan dengan masalah stabilitas atom dengan frekuensi atau panjang gelombang garis-garis spektrum atom tersebut. Model atom Bohr didasarkan kepada postulat-postulatnya sebagai berikut.
a.    Sebuah elektron dalam sebuah atom bergerak mengelilingi inti atom dalam sebuah lintasan atau orbit yang berbentuk lingkaran.
b.    Sebuah elektron hanya dapat bergerak dalam sebuah orbit sedemikian sehingga momentum sudut orbit L sama dengan bilangan bulat dikalikan dengan .
c.    Elektron yang bergerak dalam sebuah orbit sesuai dengan postulat (b) tidak mengalami percepatan, sehingga tidak memancarkan radiasi elektromagnetik, jadi energinya tetap.
d.    Sebuah elektron yang pada mulanya bergerak pada orbit dengan energi total yang lebih tinggi yakni , berpindah (secara diskrit) ke orbit lain dengan energi total yang lebih rendah yakni , akan memancarkan radiasi elektromagnetik.[3]
Spektrum atomik yang dipelajari adalah spektrum gas yang bersuhu tinggi dan ditempatkan didalam suatu tabung yang diberi potensial cukup tinggi yang memancarkan spektrum garis dengan pola yang teratur. Spektrum gas ini belum dapat dijelaskan secara teoritis meskipun alat untuk pengukuran spektrum cahaya sudah berkembang sejak akhir abad ke-19. Baru pada tahun 1885 JJ. Balmer di swiss mencoba melakukan perhitungan mengenai spektrum yang dipancarkan gas hidrogen. Spektrum hidrogen adalah spektrum yang paling sederhana. Balmer berhasil memformulasikan suatu rumus sederhana secara empirik yang memiliki ketepatan yang sangat tinggi. Rumus empirik adalah mengenai spektrum atom hidrogen dalam daerah cahaya tampak. Rumus Balmer untuk panjang gelombang dalam deret ini memenuhi hubungan :
   ………….. (1)
dengan R adalah tetapan Rydeberg. [4]
Jika gas mulia dan uap logam yang bertekanan rendah (di bawah tekanan atmosfer) dieksitasi, radiasi yang dipancarkan mempunyai spektrum yang berisi panjang gelombang tertentu saja. Setiap unsur memperlihatkan spektrum garis yang unik. Spektrometer optik dapat dipakai untuk menentukan panjang gelombang spektrum garis dari atom gas mulia dan uap logam.[1]
Kisi digunakan untuk memisahkan garis spektrumCahaya terdifraksidikisipanjang gelombang yang sama mengalami superposisi dan menghasilkan intensitas maksimum. Hubungan antara difraksi dan panjang gelombang adalah  linear (sin α ~ λ) pada  spektrum normal. Kita dapat menentukan panjang gelombang yang datang dari suatu cahaya yang melalui kisi dengan menggunakan spektrometer. Persamaan untuk menentukan panjang gelombang spektrum garis adalah
        …………….  (2)
Dengan : n = Orde Spektrum,  = jumlah sudut antara garis spektrum kanan dan kiri, N  = jumlahgariskisi yang digunakan, dan λ = panjang gelombang.

GAMBAR 1. Skema diagram untuk defenisi sudut

Untuk menghitung interval dua garis, diberikan contoh data hasil percobaan difraksi pada n=1 dan n=2 untuk garis-D sodium sebagai berikut:
TABEL 1.   Sodium D-Lines, hasil pengukuran difraksi untuk n=1 dan n=2
Line
N
λ5706/cm
nm
D1
1
39.3000
589.33
2
84.5420
589.41
D2
1
39.2500
588.61
2
84.4250
588.74

Berdasarkan tabel 1, diketahui interval antara dua warna kuning Sodium D-Lines dengan nilai Δλ = 0,72 nm (diukur pada n=1) dan Δλ = 0,67 nm (diukur pada n=2). Nilai rata-ratanya adalah λ(D1) – λ(D2) = 0,70 nm. [4]
METODE EKSPERIMEN
Percobaan ini dilakukan dengan menggunakan alat-alat seperti spektrometer optik, Kisi Rowland, Transformer, 6 V AC, 12 V Ac dan Universal Choke, 230 V, 50 Hz. Sedangkan bahan yang digunakan yaitu: spektrum lampu He dan Ne.
Pada percoban ini yang dilakukan pertama yaitu mengatur spectrometer, adapun langkah – langkahnya yaitu memasang spektrum lampu yang digunakan pada tabung dan kemudian on-kan pada universal choce. Setelah itu mengamati teleskop dan memastikan terlihat garis cahaya yang vertical. Kemudian memposisikan kisi di meja prisma dan menyelaraskan dengan teleskop sehingga cahaya melalui celah melewati kisi dan spektrum akan teramati melalui teleskop. Selanjutnya langkah berikutnya yaitumengukur spectrum garis He.

Adapun langkah – langkahnya yaitu meluruskan posisi kolimator dan teleskop spectrometer optic. Kemudian mengimpitkan garis cahaya yang terlihat di dalam teleskop dengan benang vertical pada teleskop. selanjutnya memutar bagian teleskop pada spektrometer optik ke arah kanan secara perlahan sehingga teramati garis warna pertama pada orde 1 (n = 1). Kemudian mengimpitkan tanda benang vertikal pada teleskop dengan garis warna pertama dan membaca penunjukan skala pada spektrometer sebagai θ kanan ,dengan prosedur kerja yang sama mengamati garis-garis warna berikutnya pada orde yang sama dan garis-garis warna berikutnya pada orde 2 (n=2) serta mencatat setiap penunjukan skalanya sebagai θ kanan .
Selanjutnya memutar teleskop pada spektrometer optik secara perlahan ke arah kiri dan mengulangi prosedur kerja yang sama seperti pada pembacaan θ kanan serta membaca masing-masing penunjukan skala pada spektrometer sebagai θ kiri.
Untuk pengamatan spektrum garis Ne dilakukan dengan mengganti spektum lampu He dengan spektrum lampu Ne dan mengulangi prosedur kerja yang sama saat pengamatan spektrum garis He.

HASIL PERCOBAAN DAN ANALISIS DATA
Hasil Percobaan
1.      Gas Helium
Tabel 1. Tabel Pengamatan Untuk Gas Helium
Orde Spektrum
Warna Spektrum
 (
(
1
Ungu
15,56
16,50
32,06
Hijau
15,54
18,50
34,04
Jingga
20,70
21,74
42,44
Merah
23,70
24,80
48,50
2
Ungu
32,42
34,08
66,50
Hijau
36,42
38,20
74,62
Jingga
44,54
46,60
91,14
Merah
52,52
68,30
120,82

2.      Gas Neon
Tabel 2. Tabel Pengamatan Untuk Gas Neon
Orde Spektrum
Warna Spektrum
 (
 (
1
Hijau
18,78
19,92
38,70
Kuning
20,90
19,72
40,62
Jingga
21,60
20,32
41,90
Merah
22,68
22,22
44,90
Ungu
23,90
23,62
47,52
2
Hijau
39,60
44,58
84,18
Kuning
44,40
46,10
90,50
Jingga
45,26
47,66
92,92
Merah
48,92
50,72
99,64
Ungu
50,02
52,20
102,22


Menentukan panjang gelombang digunakan persamaan :
Dimana :
Maka :
Karena garisnya terbagi atas 2 maka :
Dimana :


1.      Lampu Helium (He)
Orde 1
·         Ungu

·         Hijau

·         Jingga

·         Merah

Orde 2
·         Ungu
·         Hijau
·         Jingga

·         Merah
2.      Lampu Neon (Ne)
·         Hijau
·         Kuning
·         Jingga
·         Merah

Orde 2
·         Hijau
·         Kuning
·         Jingga
·         Merah
Warna spektrum
 (nm)
 (nm)
Hijau
525,7002
560-490
Jingga
559,3896
635-590
Merah
668,2288
700-635
Ungu
458,3566
450-400
Kuning
584,9021
590-560

Pembahasan
Pada percobaan sprektrum garis berbagai jenis atom (teori atom bohr) ini yang bertujuan untuk menentukan panjang gelombang spectrum garis atom gas mulia dan logam. Atom-atom yang ditentukan spectrum garisnya yaitu He dan Ne sesuai dengan teori atom bohr dilakukan dengan mengamati spektrum garis yang dihasilkan oleh atom He dan Ne, serta menentukan interval spektrum garis warna kuning yang dihasilkan oleh atom Ne.
Pada percobaan ini dilakukan dengan cara menggunakan spectrometer optic dengan menggunakan kisi yang akan menghasilkan spectrum jika diberi spectrum lampu dengan atom yang berbeda yang dapat diamati melalui teleskop spectrometer optik. Percobaan ini dilakukan dengan mengukur qkanan dan qkiri, sehingga diperoleh Da yaitu jumlah sudut antara garis spectrum kanan (qkanan) dan kiri (qkiri) yang akan digunakan dalam persamaan untuk menentukan panjang gelombang setiap spectrum garis. Berdasarkan hasil pengamatan menunjukkan bahwa  setiap atom menghasilkan spektrum garis emisi yang berbentuk spektrum garis diskrit dengan deretan warna mulai dari ungu, nila, biru, hijau, kuning, jingga, hingga merah dalam beberapa orde. Akan tetapi, dalam percobaan tidak semua spectrum garis bisa terlihat dengan baik. Banyak faktor yang mempengaruhinya. Salah satunya adalah kurangnya ketelitian praktikan dalam mengamati spektrum garis yang dilihat lewat spektrometer, dan kurang jelasnya spectrum garis yang muncul.
Berdasarkan data yang diperoleh pada percobaan ini dapat dilihat bahwa tidak semua spectrum garis dapat terlihat dengan baik. Misalnya spectrum warna pada gas He pada orde 1 dan 2, dimana hanya 4 spektrum warna yang terlihat dan begitu pun pada spectrum warna gas Ne dimana hanya 5 spektrum warna yang terlihat .
Dari hasil analisis data dapat dilihat bahwa kita dapat menentukan panjang gelombang berbagai warna dengan dari panjang gelombang terkecil sampai terbesar untuk masing-masing gas. Untuk gas Helium, panjang gelombang terkecil diperoleh pada warna ungu sebesar 460.0 nm, dan panjang gelombang terbesar yakni sebesar  pada warna merah untuk orde 1 sedangkan untuk orde 2 sebesar  untuk warna ungu sedangkan untuk warna merahsebesar . Untuk gas Neon, panjang gelombang terkecil diperoleh pada warna hijau sebesar  dan terbesar diperoleh pada warna ungu sebesar  untuk orde 1 sedangkan untuk orde 2 sebesar  pada warna hijau, sedangkan untuk terbesar pada warna ungu sebesar .
Pada hasil eksperimen yang telah dilakukan, menunjukkan bahwa untuk panjang gelombang spectrum garis yang diperoleh dari masing-masing gas masih sangat jauh dari teori. Tidak ada yang sesuai dengan teori yang telah ada seperti pada percobaan Atom Bohr. Mungkin disebabkan kurangnya ketelitian praktikan dalam mengamati spektrum garis melalui teleskop dan pembacaan skala pada spektrometer.

KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisis, dapat disimpulkan bahwa semakin besar sudut angular yang terbentuk maka panjang gelombang yang dihasilkan juga semakin besar dengan demikian dapat pula dikatakan bahwa hubungan antara sudut angular dan panjang gelombang adalah berbanding lurus.

DAFTAR PUSTAKA
[1]Subaer, dkk. 2014. Penuntun Praktikum Eksperimen Fisika I Unit Laboratorium Fisika Modern Jurusan Fisika FMIPA UNM.
[2] Bunga, dkk. 2008. Fisika Kuantum. Badan Penerbit UNM. Makassar.
[3] Saharuddin. 1992. Fisika Kuantum. Penerbit IKIP Ujung Pandang. Makassar.
[4] Rosana, Dadan,.dkk. 2003. Konsep Dasar Fisika Modern. Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Malang. Yogyakarta.



Postingan terkait:

Belum ada tanggapan untuk "Laporan Spektrum Garis Berbagai Jenis Atom (Teori Atom Bohr)"

Post a Comment