Paper Percobaan Frank Hertz

8/18/2019 Paper Percobaan Frank Hertz

1/4

PERCOBAAN FRANK HERTZ

1Faried Latief , 2Ibnu Mubarok Departemen Fisika Universitas Padjadjaran

Jl. Raya Bandung-Sumedang KM. 21 Jatinangor Sumedang Jawa Barat 45363

Sesi 1 (08.00-10.00) WIB

Selasa, 15 Maret 2016

Asisten : Wanda Suryadinata

Abstrak

Percobaan Frank- Hertz merupakan percobaan yang dilakukan untuk membuktikan teori Bohr

mengenai eksitasi yang terjadi pada atom. Eksitasi merupakan transisi dari suatu elektron dari suatu

lintasan ke suatu lintasan tertentu dengan bilangan kuantum yang lebih besar dengan cara menyerap

energi yang sesuai dengan frekuansi foton.Pada percobaan ini atom Hg (Merkuri) ditembaki dengan

elektron yang energinya telah diketahui. Besar energi penumbuk haruslah lebih besar dari energieksitasi agar terbentuk tumbukan inelastik yang menyebabkan eksitasi. Setelah keadaan tereksitasi

tegangan yang teramati akan kembali turun. Hal tersebut menunjukan terjadinya emisi atau

pemancaran foton dengan panjang gelombang tertentu. Setelah itu, tegangan akan kembali naik

menjadi keadaan tereksitasi lagi dengan tegangan yang berbeda. Peristiwa tersebut menunjukan

bahwa energi pada atom itu terkuantisasi karena adanya perbedaan energi eksitasi antara suatu orbital

dengan orbital lainnya.

Kata kunci: Frank-Hertz, teori Bohr, transisi, penyerapan energi, eksitasi, emisi,kuantisasi.

1. Pendahuluan

Pada tahun 1914 James Frank dan Gustav Hertzmelakukan eksperimen yang membuktikan teori

Bohr tentang eksitasi atom. Pada percobaan ini

digunakan tabung berisi gas Hg bertekanan rendah.

Jika lempeng logam pada tabung dipanaskan

elektron menjadi bebas yang kemudian menumbuk

elektron dari gas Hg. Jika terjadi eksitasi elektron

maka, akan terdapat arus listrik yang naik hingga

sampai pada puncak tertentu, kemudian turun

kembali. Dari grafik tersebut kita dapat mengetahui

tegangan eksitasi dan energi eksitasi nya.

2. Metode Penelitian

Pada percobaannya, James Franck danGustav Heinrich Hertz menembaki uap merkuri(Hg) dengan elektron yang energinya diketahui.kema percobaan yang dilakukan dapat dilihat pada

gambar diba!ah ini . "eda tegangan #o dipasangdiantara kisi G$ dan G% sehingga tiap elektron yangmempunyai energi lebih besar dari harga minimumtertentu memberi kontribusi pada arus I a &ugamembesar.

Gambar 1. Rangkaian percobaan Frank Hertz

Pada tabung tersebut tekanan udaranyalebih rendah dari tekanan udara ruangan sehinggaelektron di dalam tabung dapat menumbuk atm Hgtanpa adanya kehilangan energi atau bersi'at elastik sempurna. ara agar tumbukan itu men&adi

tumbukan inelastik adalah dengan cara menambah besar energi penumbuk hingga mencapai nilaitertentu sampai atom Hg melakukan transisi darikeadaan dasar menu&u keadaan tereksitasi. enurut percobaan Frank Hertz ini, saat energi elektrontelah mancapai harga tertentu, elektron akan

menumbuk Hg secaara inelastik sehingga energinyadiserap oleh atom Hg dan elektron penumbuk akanmemantul dengan energi yang sangat kecil. *arenake&adian tersebut arus pada keping akan menurun,kemudian seiring dengan pembesaran tegangan arus


2/4

pada keping akan naik kembali, dan pada saatter&adi tumbukan akan menurun kembali.

Hasil energi eksitasi &uga mengemisikanatom sehingga terbentuk spektrum atau 'otondengan pan&ang gelombang tertentu, yang muncul

pada saat eksitasi. Jarak antara dua puncak yang

berdekatan merupakan besarnya tegangan eksitasiatom(#e). "esarnya energi eksitasi atom merupakan perkalian muatan listrik elektron dengan teganganeksitasinya.

Ee=e V

e ($)

+nergi ini digunakan untuk bereksitasi ketingkat energi yang lebih tinggi dan kemudiantereksitasi kembali dengan memancarkan 'otonyang memiliki pan&ang gelombang sehingga -

λ= h ce V

e(%)

+ksperimen ini kemudian men&adi bukti

dari teori model atom bohr yang menerangkan bah!a elektron harus memiliki energi minimumtertentu untuk dapat melakukan tumbukan inelastik dengan atom dan energi minimum tersebut dapatdiartikan sebagai energi dari sebuah keadaan eksitasi pada atom.

3. Hasil dan Pembahasan

Tabel l. Data hasil pengamatan percobaan Frank-

Hertz

Tabel 2. Data hasil pengamatan percobaan Frank-

Hertz


3/4

3.1 Menghitung tegangan eksitasi untuk tiap-tiap

setting.

V́ =∑i=1

nVi

n

V́ =(40+50

2)

V́ =45Volt

3.2 Menghitung energi eksitasi.

E=eVe

E=1,6 x 10−19 (45 )

E=7,2eV

3.3 Mengitung energi eksitasi dengan menggunakan

pendekatan Bohr.

E=13,6 ( 1

n12 −

1

n22 )

E=13,6 (1

1−1

4)

E=13,6 ( 34 ) E=10,2 eV

3.4 Menghitung KSR energi eksitasi.

KSR=⌊7,2−1010,2

⌋ x100

KSR=29

3.5 Menghitung panjang gelombang yang

terpancar.

λ= hc

eVe

λ=(6,63 x10−34

)(3 x 108

)(7,2 x10−18)

λ=276 Å

Grafik


4/4

Pembahasan

Grafik yang didapat menunjukan

perubahan tegangan terhadap arus. Pada grafik

pertama dengan nilai tegangan setting sebesar 1 V

dan variasi tegangan dari (30 – 60)V didapat satu

buah puncak arus yang terdapat pada tegangan 45

Volt. Pada grafik ini ada kemungkinan puncak aruskeduanya terjadi pada tegangan lebih dari 60 V,

sehingga perlu ditambah lagi range tegangannya.

Pada grafik kedua, yaitu pada setting sebesar 1,5 V

didapat dua buah puncak arus, yaitu pada tegangan

40 V dan tegangan 50 V. Hal tersebut menunjukan

tejadinya proses eksitasi elektron. Peristiwa itu

terjadi pula pada setting 2 V, dimana puncak arus

teramati pada tegangan 45 V dan 55 V.

Berdasarkan perbandingan antara energi eksitasi

dari hasil data percobaan dan energi eksitasi

berdasarkan pendekatan Bohr. Didapat hasil energi

eksitasi sebesar 7,2 Volt dan 10,2 Volt sehingga

nilai KSR yang didapat yaitu sebesar 29%. Dan

berdasarkan hasil pengolahan data didapat panjang

gelombang yang terpancar yaitu sebesar

276 Å .

4. Kesimpulan

Berdasarkan tujuan dari percobaan ini.

Dapat disimpukan bahwa:

- Eksitasi pada atom terbentuk akibat

adanya gangguan dengan energi tertentu

sehingga elekron berpindah ke orbit yang

lebih luar dan menyerap energi.

- Tumbukan yang terjadi ketika elektron

tereksitasi adalah tumbukan inelastik

dimana elektron yang ditumbukan

mempunyai energi yang lebih tinggi dari

batas energi eksitasi.

- Percobaan Frank Hertz dilakukan untuk

menunjukan perpindahan orbital elektron

pada atom Hg. Dimana pada atom Hg

energi eksitasinya terjadi pada batas yang

lebih rendah dari atom Hidrogen.

- Energi elektron terbukti terkuantisasi. Hal

tersebut ditunjukan dengan adanya

perbedaan tegangan eksitasi pada tiap-tiap

orbital atom.

- Tegangan eksitasi pada atom Hg terjadi

pada rata-rata tegangan 45 Volt.

Daftar Acuan

Jurnal

[1] Istiqomah, Sarah. , Lutvia, H., Wahyuni, Ika.,

Kamelia., Ayu, Mutia., Pengukuran Energi

Eksitasi dan Panjang Gelombang Foton

Menggunakan Percobaan Frank- Hertz,

Laboratorium Fisika Modern Universitas

Airlangga.

Buku

[2] Siregar,Rustam E. Fisika Kuantum. Bandung,

Widya Pustaka (2010)

Documents

Paper Percobaan Frank Hertz