Laporan spektrometer atom

Rahmawati Theofani Diamanti

PGSBI class, Fisika, UNIMA

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 )

ml = - 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 :

R = 1, 097 x 107 m-1 disebut sebagai tetapan Rydberg



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 :



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. 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.



E. HASIL PENGAMATAN

Untuk Gas Neon (He)

Sudut Pelurus spectrometer

Kanan ;

Kiri :

Percobaan 1

SPEKTRUM

GARIS SUDUT KANAN SUDUT KIRI

Merah 21808’ 3805’

Jingga 218019’ 38023’

Kuning 217024’ 38020’

Hijau 21705’ 38022’

Percobaan 2

SPEKTRUM


Merah 217014’ 37013’

Jingga 217,5016’ 37028’

Kuning 21703’ 36,5015’

Hijau 21605’ 36023’

Untuk gas Merkuri (Hg)

Sudut pelurus spectrometer:

Kanan : 191o30’ =

Kiri :

Percobaan 1

SPEKTRUM


Jingga 13906’ 319023’



Hijau 139,5022’ 319013’

Biru 14108’ 321026’

Ungu 14200’ 322015’

Percobaan 2

SPEKTRUM


Jingga 139024’ 319013’

Hijau 139017’ 31907’

Biru 141011’ 32101’

Ungu 14209’ 32205’



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’- 3805’ = 4801’ = 48,0170

Jingga : 860 6’- 38023’ = 47,

Kuning : 860 6’- 38020’ = 47,80

Hijau : 860 6’- 38022’= 47,740

Percobaan2 (Sudut balikkan)

Merah : 860 6’- 37013’ = 48,

Jingga : 860 6’- 37028’ = 48,

Kuning : 860 6’- 36,5015’= 49,350

Hijau : 860 6’- 36023’ = 49,720

Nilai deviasi minimum (δm)= Nilai sudut balikkan – Nilai sudut awal

Merah : 48, - 48,0170 = 0,8630

Jingga : 48, - 47, = 0,920

Kuning : 49,350 - 47,80 = 1,550

Hijau : 49,720 - 47,740 = 1,980

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

kanan)

NIlai Kalibrasi = Sudut pelurus – Sudut pada spektrometer

Percobaan 1(Sudut awal)

Merah : 2670 - 21808’ = 4908’ = 49,130

Jingga : 2670 - 218019’ = 49019’=

Kuning : 2670 - 217024’ = 50024’= 50,40

Hijau : 2670 - 21705’ = 5005’ = 50,0830

Percobaan2 (Sudut balikkan)

Merah : 2670 - 217014’ = 50014’ = 50,230

Jingga : 2670- 217,5016’ = 49,5016’ = 49,760

Kuning : 2670- 21703’ = 5003’ = 50,050

Hijau : 2670- 21605’ = 5105’ = 51,0830




Merah : 50,230 - 49,130 = 1,10

Jingga : 49,760- = 0,440

Kuning : 50,050- 50,40 = -0,350

Hijau : 51,0830- 50,0830 = 10

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 : 270022’ - 319023’ = -49,010

Hijau : 270022’- 319013’ = -48,850

Biru : 270022’- 321026’ = -51,070

Ungu : 270022’- 322015’ = -51,890

Percobaan 2 (sudut balikkan)

Jingga : 270022’- 319013’ = -48,8560

Hijau : 270022’- 31907’ = -48,750

Biru : 270022’- 32101’ = -50,650

Ungu : 270022’- 32205’ = -51,7230


Jingga : -48,8560– (-49,010) = 0,1540

Hijau : -48,750 – (-48,850) = 0,10

Biru : -50,650 – (-51,070) = 0,420

Ungu : -51,7230 – (-51,890)= 0,1670



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

kanan)

Nilai kalibrasi = Sudut pelurus – Sudut pada spectrometer

Percobaan 1 (sudut awal)

Jingga : 191030’ - 13906’ = 52024’ =52,40

Hijau : 191030’- 139,5022’ = 51,508’ =51,630

Biru : 191030’- 14108’ = 50022’ =50,360

Ungu : 191030’- 14200’ = 49030’ =49,50

Percobaan 2 (sudut balikkan)

Jingga : 191030’- 139024’ = 5206’ = 52,10

Hijau : 191030’- 139017’ = 52013’ = 52,210

Biru : 191030’- 141011’ = 50019’ =50,310

Ungu : 191030’- 14209’ = 49011’ = 49,180


Jingga : 52, – 52,40 = -0,30

Hijau : 52, - 51, = 0,580

Biru : 50, - 50, = -0.050

Ungu : 49, - 49 = -0,320

Untuk Rata-rata sudut deviasi (δm) gas Hg (Merkuri)

( )

Jingga :

Kuning :

Biru :

Ungu :



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)



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)



LAPORAN PRAKTIKUM

LABORATORIUM FISIKA 1

“SPEKTROMETER ATOM”

oleh

KELOMPOK V

KELAS B

SEMESTER V



UNIVERSITAS NEGERI MANADO

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

JURUSAN FISIKA

2011

Documents

Laporan spektrometer atom