Laporan Praktikum

‘Spektrometer Atom’

Oleh :

Anggreiny M. Rori

10 312 985

Kelas D-PGMIPABI

Semester V

M.K. Laboratorium Fisika-1

Dosen Pembimbing :

Dra. J. Tumangkeng, M.Si

Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Negeri Manado

September 2012

Data Praktikan

Nama : Anggreiny M. Rori

NIM : 10 312 985

Kelas : D-PGMIPABI

Semester : V

Mata Kuliah : Laboratorium Fisika-1

Tempat Percobaan : Laboratorium Fisika Lanjut lt.2, Jurusan Fisika, FMIPA, UNIMA.

Tanggal Percobaan : 18 September 2012

Tanggal Seminar :

SPEKTROMETER ATOM

A. TUJUAN PERCOBAAN

1. Mengkalibrasi Spektrometer Hilger dengan spektrum neon dan spektrum merkuri.

2. Menentukan panjang gelombang dari berbagai spektrum emisi dari berbagai atom yang

dimiliki gas dalam tabung lampu (Neon dan Merkuri)serta menentukan transisi

elektronnya.

B. ALAT DAN BAHAN

1. Spektrometer Hilger

2. Lampu tabung gas Neon dan Merkuri.

3. Clamp Holder

4. Kumparan Rumkorf

5. Power Suplay

6. Prisma

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 :

En=−R h c ( zn )………………………… …………….(1)

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 ∆ ml = 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 :

v=1λ=R Z

2( 1

m2 −1

n2 )… …………………………….(3)

Dimana :

λ = panjang gelombang radiasi

Dengan adanya gelombang elektromagnetik yang dipancarkan karena transisi elektron

– elektron dalam atom muncullah spektrum sebagai pancaran / emisi dalam atom, yang dapat

member informasi mengenai adanya kuantitasi dan aras – aras tenaga elektron dalam atom.

Peristiwa dispersi cahaya dapat diamati melalui spektrofotometer. Sinar cahaya yang

digunakan berupa lampu gas yang diberi tegangan tinggi, sehingga lampu akan

memancarkan sinar-sinar dengan panjang gelombang yang spesifik (tergantung jenis gas

yang digunakan).

 

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 Merkuri, 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 :

v=1λ=R Z0

2 ¿

Dimana a dan b adalah penyimpangan dari bilangan bulat n dan m, disebut cacat kuantum.

D. JALANNYA PERCOBAAN

1. Mengatur spektrometer agar pada lensa mata gari silang nampak jelas dengan cara

mengarahkan teropong pada kolimator juga kearah lampu Merkuri atau lampu Helium

(dalam suatu posisi lurus)

2. Mengatur juga lensa okulernya agar benda yang diamati jelas kelihatan .

3. Mengatur kolimator agar cahaya dari sumber tampak tajam dengan menyetel lebar celah

pada kolimator setipis mungkin.

4. Meletakkan prisma dimeja Spektrometer dengan posisi samping prisma yang bening

terarah ketengah-tengah lensa objektif pada kolimator.

5. Kemudian menarik kesamping teropong sambil mengamati lensa terjadinya spektrum.

6. Sambil mengamati lewat lensa pada teropong putar meja prisma sehingga spektrum

yang diamati bergerak searah putaran prisma dan memutar lagi sampai arah putar

spektrum membalik. Carilah posisi titik balik putaran spektrum.(sebagai sudut deviasi

sudut minimum spektrum).

7. Dengan meletakkan garis silang dalam lensa mata pada posisi tiap garis spektrum warna

maka diukur berapa sudut yang dibentuk tiap garis warna spektrum tersebut.

8. Ganti lampu merkuri dengan lampu gas Helium kemudian lakukan langkah 4 – 7.

9. Setiap pengukuran sudut deviasi.

E. HASIL PENGAMATAN

Untuk gas Merkuri (Hg)

Sudut pelurus spektrometer:Pelurus Kiri : 18,5o6’Pelurus Kanan : 201,5o15’

SPEKTRUM GARIS

SUDUT KIRI

SUDUT KANAN

Merah330O20’330O23’330O20’

150O5’150O5’150O5’

Kuning 1330O5’330O6’330O5’

149,5O5’149,5O6’149,5O5’

Kuning 2330O4’330O4’330O4’

149,5O4’149,5O5’149,5O4’

Hijau 1329O6’329O7’329O5’

149O10’149O12’149O11’

Hijau 2328,5O25’328,5O28’328,5O27’

148,5O6’148,5O7’148,5O14’

Biru327,5O25’327,5O20’327,5O24’

146O26’146O20’146O23’

Ungu326,5O27’326,5O27’326,5O20’

146O26’146O27’146O20’

Untuk Gas Neon (Ne)Sudut pelurus spektrometer:

Kanan : 19101’, 1910, 1910 =191,010

Kiri : 11,50 , 11,50, 11,501’ =11,510

SPEKTRUM GARIS

SUDUT KIRI

SUDUT KANAN

Kuning 159,5011’59,5010’59,5011’

239011’239011’239010’

Kuning 259,5021’59,5020’59,5021’

239,5020’239,5021’239,5021’

Hijau 6004’6003’6004’

24005’24004’24005’

Ungu 61,5019’61,5018’

241,501’241,502’

61,5019’ 241,501’

F. PENGOLAHAN DATA

Untuk gas Merkuri (Hg)

Teropong di tarik ke kiri

Sudut pelurus spektrometer:Pelurus Kiri : 18,5o6’Pelurus Kanan : 201,5o15’

SPEKTRUM GARIS

SUDUT KIRI Rata-rata

SUDUT KANAN Rata-rata

Merah330O20’330O23’330O20’

330O21’150O5’150O5’150O5’

150O5’

Kuning 1330O5’330O6’330O5’

330O5,33’149,5O5’149,5O6’149,5O5’

149,5O5,33’

Kuning 2330O4’330O4’330O4’

330O4’149,5O4’149,5O5’149,5O4’

149,5O4,33’

Hijau 1329O6’329O7’329O5’

329O6’149O10’149O12’149O11’

149O11’

Hijau 2328,5O25’328,5O28’328,5O27’

328,5O26,67’148,5O6’148,5O7’148,5O14’

148,5O9’

Biru327,5O25’327,5O20’327,5O24’

327,5O23’146,5O26’146,5O20’146,5O23’

146,5O23’

Ungu326,5O27’326,5O27’326,5O20’

326,5O24,67’146O26’146O27’146O20’

146O24,33’

Untuk Gas Neon (Ne)

Teropong ditarik ke kanan dengan spektrometer yang skala utamanya berputar.

Sudut pelurus spektrometer:Kanan : 19101’, 1910, 1910 =191,010

Kiri : 11,50 , 11,50, 11,501’ =11,510

SPEKTRUM GARIS

SUDUT KIRI Rata-rata

SUDUT KANAN Rata-rata

Kuning 159,5011’59,5010’59,5012’

59,6830239011’239011’239010’

239,680

Kuning 2 59,5020’59,5020’ 59,840

239,5020’239,5021’ 239,840

59,5021’239,5021’

Hijau 6004’6003’6004’

60,060 24005’24004’24005’

240,080

Ungu61,5019’61,5018’61,5019’

61,810 241,501’241,502’241,501’

241,530

Sudut Deviasi Minimum (δm) pada Lampu Merkuri.

Sudut yang di pergunakan adalah sudut pelurus kiri , dari data percobaan karena pelurus kiri

lebih besar dari sudut spektrum maka sudut pelurus di sesuaikan dengan sudut spektrum

menjadi = 18,5o6’ + 360o = 378,5o6’ = 378,6osehingga sudut deviasi minimum tiap Warna

adalah :

Merah : 330O21’ = 330,35O

δm = 378,6o - 330,35O = 48,25O

Kuning 1 : 330O5,33’ = 330,09O

δm = 378,6o - 330,0833O = 48,51O

Kuning 2 : 330O4’ = 330,07O

δm = 378,6o - 330,07O = 48,53O

Hijau 1 : 329O6’= 329,10O

δm = 378,6o - 329,10O =49,50O

Hijau 2 : 328,5O26,67’= 328,94O

δm = 378,6o - 328,94O = 49,66O

Biru : 327,5O23’ = 327,88O

δm = 378,6o - 327,88O = 50,72O

Ungu : 326,5O27’ = 326,91O

δm = 378,6o - 326,91O = 51,69O

Menentukan sudut deviasi minimum (δm) gas Neon

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

Sudut Deviasi = Sudut pada spektrometer -Sudut pelurus

Kuning 1 : 239,680

δm = 239,680- 191,010 = 48,670

Kuning 2 : 239,840

δm =239,840- 191,010 = 48,830

Hijau : 240,080

δm = 240,080- 191,010 = 49,070

Ungu : 241,530

δm = 241,530- 191,010 = 50,520

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 Merkuri

(terdapat pada tabel) untuk menentukan panjang gelombang dari berbagai spektrum didalam tabung

lampu Neon.

Dengan menggunakan spektrum Merkuri, yang panjang gelombangnya sudah diketahui dari

pustaka :

λ jingga= 5780,7 Å λ ungu = 4046,6 Å

λ hijau = 5460,6Å λ biru= 4358,4 Å

Denganmenggunakan 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 dari hasil pengukuran deviasi

pada nonius kiri untuk gas Merkuri dan nonius kanan untuk gas Neon.

Setelah diperoleh grafik panjang gelombang spektrum Merkuri dam deviasi minimum,

kemudian masukkan deviasi minimum masing – masing warna spektrum Neon pada bidang

koordinat, 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.

Data hasil pengamatan panjang gelombang spektrum gas neon dengan metode grafik :

Warna Panjang Gelombang

Kuning I 5833Å

Kuning II 5762Å

Hijau 5657Å

Ungu 4428Å

G. Teori Kesalahan

Di dalam suatu pengukuran tentu dengan berbagai faktor seperti di laboratorium

dengan ketersediaan alat yang terbatas pastinya tidak lepas dari ketidaktepatan/ketelitian

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 atau lebih di kenal dengan teori ketidakpastian.

Pada laporan kali ini presentase kesalahan dalam pengukuran dapat di hitung dengan

menggunakan persamaan;

Presentase ketidakpastian = Nilai Hasil Pustaka

Nilai Hasil Pengamatanx 100 %=…−100

Spektrum

Warna

Hasil Pengukuran

( λ ) He

Dalam (Å)

Nilai ( λ ) He

Berdasarkan Pustaka

dalam ( Å )

Presentase

Kesalahan

Dalam ( % )

Kuning I 5833Å 5882 0,84

Kuning II 5762Å 5852 1,56

Hijau 5657Å 5401 4,53

Ungu 4428Å - -

Sumber Pustaka : http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/atspect.html#c1)

H. Pembahasan

Berdasarkan hasil pengamatan didapatkan untuk gas Merkuri didapat tujuh garis warna

yaitu merah, kuning 1, kuning 2, hijau 1, hijau 2, biru, dan ungu dan untuk gas Neon didapat

empat garis warna yaitu kuning 1, kuning 2, hijau, dan ungu. Dengan sudut deviasi terbesar

untuk gas Merkuri yaitu warna ungu dengan 51,69O dan sudut deviasi terkecilnya yaitu

warna merah dgn 48,25O. Sedangkan untuk gas Neon sudut deviasi terbesarnya yaitu warna

ungu dengan 50,52O, dan sudut deviasi terkecilnya yaitu warna kuning 1 dengan 48,67O.

Dengan menggunakan metode grafik didapatkan Data hasil pengamatan

panjanggelombang spektrum gas neon :

Warna Panjang Gelombang

Kuning I 5833Å

Kuning II 5762Å

Hijau 5657Å

Ungu 4428Å

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa panjang gelombang spectrum yang terbesar yaitu

warna kuning 1 dengan panjang gelombang 5833Å, sedangkan panjang gelombang spectrum

yang terkecil yaitu warna ungu dngan pnjang gelombang 4428Å.

Presentase kasalahan dalam pengukuran ini dapat di hitung dengan menggunakan

persamaan;

Presentase ketidakpastian = Nilai Hasil Pustaka

Nilai Hasil Pengamatanx 100 %=…−100

Spektrum

Warna

Hasil Pengukuran ( λ)

He

Dalam (Å)

Nilai ( λ ) He

Berdasarkan Pustaka

dalam ( Å )

Presentase

Kesalahan

Dalam

( % )

Kuning I 5833Å 5882 0,84

Kuning II 5762Å 5852 1,56

Hijau 5657Å 5401 4,53

Ungu 4428Å - -

I. Kesimpulan

Dari pengamatan yang diperoleh dapat ditentukan panjang gelombang spektrum Merkuri

dan Neon. Pengolahan data dilakukan dengan mengkalibrasi spektrometer atom yang

digunakan dengan spektrum Merkuri seperti yang ada pada tabel. Dari pengamatan dengan

menggunakan gas merkuri diperoleh 5 warna dan 7 spektrum garis dengan panjang

gelombang terbesar pada spektrum merah dan panjang gelombang terkecilnya spektrum

ungu. Sedangkan saat menggunakan gas neon, spektrum warna yang terbentuk ada 3 warna

dan 4 spektrumgaris dengan panjang gelombang terbesarnya pada spectrum garis warna

kuning dan panjang gelombang terkecil pada spektrum warna ungu dan persentase kesalahan

untuk tiap spektrum, kuning 1 0,84 %, kuning 2 1,56 % dan Hijau 4,53 %.

Referensi

Penuntun praktikum lab. Fis 1. Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam, Universitas Negeri Manado. 2012

Http://anitanurdianingrum.blogspot.com/2011/08/laporan-spektrometer-sederhana.html

diakses tanggal 28 Agustus 2012, Jam 10.00

http://4.bp.blogspot.com/_h2Ws43OOgCQ/TOUt_G70prI/AAAAAAAAAio/X8c2XyZ-

KmM/s400/prisma1.jpg di akses 19 September 2012, Jam 09.22

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/quantum/atspect.html#c1 )di akses 1 Oktober

2012, Jam 20.25