KONSTANTA RYDBERG

JURNAL PRAKTIKUM LABORATORIUM FISIKA MODERN NAMA : RINTO PANGARIBUAN NIM : 110801050 KELOMPOK : VI A JUDUL PERCOBAAN : KONSTANTA RYDBERG TANGGAL PERCOBAAN : 5 OKTOBER 2012 ASISTEN : YENNI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMSTERA UTARA MEDAN 2012 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Jika sebuah gas diletakkan di dalam tabung kemudian arus listrik dialirkan ke dalam tabung, gas akan memancarkan cahaya. Cahaya yang dipancarkan oleh setiap gas berbeda-beda dan merupakan karakteristik gas tersebut. Cahaya dipancarkan dalam bentuk spektrum garis dan bukan spektrum yang kontinu. Kenyataan bahwa gas memancarkan cahaya dalam bentuk spektrum garis diyakini berkaitan erat dengan struktur atom. Dengan demikian, spektrum garis atomik dapat digunakan untuk menguji kebenaran dari sebuah model atom. Istilah atom pertama kali diperkenalkan oleh seorang ahli filsafat Yunani bernama Democritus (460-370 SM). Setiap zat dapat dibagi atas bagian-bagian yang lebih kecil, sampai mencapai bagian yang paling kecil yang tidak dapat dibagi lagi. Bagian yang tak dapat dibagi itu oleh Demokritus disebut atom ,dari kata Yunani ”atomos” yang artinya tak dapat dibagi. Konstanta Rydberg merupakan nilai pembatas yang tertinggi bilangan gelombang (panjang gelombang invers) dari setiap foton yang bisa dipancarkan dari atom hidrogen, atau, sebaliknya, bilangan gelombang dari terendah-energi foton mampu mengionisasi atom hidrogen dari keadaan dasar . Spektrum hidrogen dapat dinyatakan hanya dalam hal konstanta Rydberg, menggunakan rumus Rydberg . Panjang gelombang dari spectrum warna dimulai dari yang terbesar yaitu Merah, jingga, kuning, hijau, biru , nila, ungu. Percobaan konstanta Ridberg dilakukan supaya kita dapat membandingkan apakah nilai konstanta Rydberg secara teori sama dengan nilai konstanta rydberg secara praktek. Begitu juga melalui percobaaan ini kita akan mengetahui secara praktek hubungan jarak (d) dan (l) dalam percobaan konstanta Rydberg. Percobaan Rydberg juga dapat kita temui dalam kehidupan sehari-hari, untuk itulah percobaan Rydberg dilakukan supaya kita lebih memahami bagaimana pengaruh konstanta Rydberg dalam pekerjaan yang kita lakukan dalam kehidupan kita. 1.2 Tujuan Untuk membandingkan panjang gelombang dari spektrum yang dihasilkan dari praktek dengan teori. Untuk menentukan konstanta Rydberg R dari beberapa spektrum warna, Untuk mengetahui hubungan jarak ( d ) dan kisi ( l ) Untuk mengetahui aplikasi dari percobaan BAB III METODOLOGI PERCOBAAN 3.1 Prosedur Percobaan Untuk jarak 35 cm Disiapkan peralatan yang akan digunakan Dihubungkan tabung hidrogen ke statif Dihubungkan lampu Hg ke tabung hidrogen dan ke statif Dihubungkan inductor rumhkof ke sumber PLN Dinyalakan induktor rumhkof Diproyeksikan kolimator dengan teropong sehingga tegak lurus agar diperoleh θ standar Diukur jarak dari lampu ke kisi dengan jarak sejauh 35 cm dari lampu Hg Diletakkan kisi ke meja kisi ( untuk kisi 80 lines/mm) Digeser teropong ke kiri sampai tampak spektrum warna biru Ditentukan sudut putarnya Dicatat hasilnya pada percobaan Dilakukan percobaan untuk warna hijau dan merah Diulangi percobaan diatas dengan mengganti kisi 300 lines/mm dengan mengulangi prosedur percobaan no 9 sampai no 11. Untuk 40 cm Disiapkan peralatan yang akan digunakan Dihubungkan tabung hidrogen ke statif Dihubungkan lampu Hg ke tabung hidrogen dan ke statif Dihubungkan inductor rumhkof ke sumber PLN Dinyalakan induktor rumhkof Diproyeksikan kolimator dengan teropong sehingga tegak lurus agar diperoleh θ standar Diukur jarak dari lampu ke kisi dengan jarak sejauh 40 cm dari lampu Hg Diletakkan kisi ke meja kisi ( untuk kisi 80 lines/mm) Digeser teropong ke kiri sampai tampak spektrum warna biru Ditentukan sudut putarnya Dicatat hasilnya pada percobaan Dilakukan percobaan untuk warna hijau dan merah Diulangi percobaan diatas dengan mengganti kisi 300 lines/mm dengan mengulangi prosedur percobaan no 9 sampai no 11 3.2 Peralatan dan Fungsi Induktor Rumkorf Fungsi: sebagai sumber tegangan Tabung Hidrogen Fungsi : sebagai tempat lampu Hg Lampu Hg Fungsi: sebagai sumber cahaya Kisi 80 lines/mm dan 300 lines/mm Fungsi: untuk menguraikan spektrum cahaya Penggaris 50cm Fungsi: untuk mengukur jarak lampu Hg ke kolimator Statif Fungsi: sebagai penyangga lampu Hg dan tabung hidrogen Kabel Fungsi : sebagai penghubung induktor Rumkorf ke sumber PLN Lup Fungsi: untuk memperjelas skala yang akan dibaca pada meja skala Spektrometer Fungsi: sebagai alat optik mengukur panjang gelombang Teropong Fungsi: untuk mengamati spektrum warna yang terjadi Kolimator Fungsi: Untuk memfokuskan cahaya dari lampu Hg Meja kisi Fungsi: sebagai tempat untuk meletakkan kisi Meja skala Fungsi: untuk mengukur besaran sudut putaran Bahan - BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN ANALISA 4.1. DATA PERCOBAAN DIAMETER (cm) SPEKTRUM WARNA n LINES 80 LINES 300 LINES 30 cm Biru α 223,5 220 Hijau β 221,5 232 Merah γ 238 224 40 cm Biru α 238,3 231,5 Hijau β 235,75 232,5 Merah γ 233,1 234,5 Medan, 06 Desember 2012 Asisten Praktikan (Yenny Toguan S. Lubis) (Rinto Pangaribuan) 4.2. ANALISA DATA 4.2.1. Menentukan 1⁄λ dan R untuk masing-masing kisi. Menentukan 1⁄λ Tg θ = L⁄d θ = arc tg L/(d ) Untuk d = 30 cm Untuk 80 lines : θ=arc tg L/d=arc tg 80/30=arc tg 2,67=69,4° Untuk 300 lines : θ=arc tg L/d=arc tg 300/30=arc tg 10=84,3° Untuk d = 40 cm Untuk 80 lines : θ=arc tg L/d=arc tg 80/40=arc tg 2=63,4° Untuk 300 lines : θ=arc tg L/d=arc tg 300/40=arc tg 7,5=82,4° m  =d sin⁡〖θ 〗 1/λ= m/(d sin⁡θ ) Di mana : m = 1 d_1= 1/(80 lines/mm)=1,25×〖10〗^(-5) m^(-1) d_2= 1/(300 lines/mm)=0,3×〖10〗^(-5) m^(-1) Untuk d = 30 cm - Kisi 80 lines : 1/= m/(d sin⁡θ )= 1/((1,25×〖10〗^(-5) m^(-1) )(sin⁡〖69,4°)〗 ) 1/ = 1/(1,2×〖10〗^(-5) m^(-1) ) - Kisi 300 lines : 1/= m/(d sin⁡θ )= 1/((0,3×〖10〗^(-5) m^(-1) )(sin⁡〖89,3°)〗 ) 1/ = 1/(0,29×〖10〗^(-5) m^(-1) ) Untuk d = 40 cm - Kisi 80 lines : 1/= m/(d sin⁡θ )= 1/((1,25×〖10〗^(-5) m^(-1) )(sin⁡〖63,4°)〗 ) 1/ = 1/(1,12×〖10〗^(-5) m^(-1) ) - Kisi 300 lines : 1/= m/(d sin⁡θ )= 1/((0,3×〖10〗^(-5) m^(-1) )(sin⁡〖82,4°)〗 ) 1/ = 1/(0,3×〖10〗^(-5) m^(-1) ) Mencari nilai R 1/λ = R ( 1/2^2 - 1/n^2 ) Maka , R = (1⁄λ)/(1/(2^2 )- 1/n^2 ) Untuk d = 30 cm kisi 80 lines R_1= (1⁄(1,2×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/2^2 - 1/3^2 )= (1⁄(1,2×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/5) =0,0417×〖10〗^7 m^(-1) (Biru) R_2= (1⁄(1,2×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/2^2 - 1/4^2 )= (1⁄(1,2×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/12) =0,1×〖10〗^7 m^(-1) (Hijau) R_3= (1⁄(1,2×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/2^2 - 1/5^2 )= (1⁄(1,2×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/21) =0,0175×〖10〗^7 m^(-1) (Merah) Untuk d = 30 cm kisi 300 lines R_1= (1⁄(0,29×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/2^2 - 1/3^2 )= (1⁄(0,29×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/5) =0,17×〖10〗^7 m^(-1) (Biru) R_2= (1⁄(0,29×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/2^2 - 1/4^2 )= (1⁄(0,29×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/12) =0,413×〖10〗^7 m^(-1) (Hijau) R_3= (1⁄(0,29×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/2^2 - 1/5^2 )= (1⁄(0,29×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/21) =0,72×〖10〗^7 m^(-1) (Merah) Untuk d = 40 cm - kisi 80 lines R_1= (1⁄(1,12×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/2^2 - 1/3^2 )= (1⁄(1,12×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/5) =0,04×〖10〗^7 m^(-1) (Biru) R_2= (1⁄(1,12×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/2^2 - 1/4^2 )= (1⁄(1,12×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/12) =0,11×〖10〗^7 m^(-1) (Hijau) R_3= (1⁄(1,12×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/2^2 - 1/5^2 )= (1⁄(1,12×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/21) =0,1875×〖10〗^7 m^(-1) (Merah) Untuk d = 40 cm - kisi 300 lines R_1= (1⁄(0,3×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/2^2 - 1/3^2 )= (1⁄(0,3×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/5) =0,17×〖10〗^7 m^(-1) (Biru) R_2= (1⁄(0,3×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/2^2 - 1/4^2 )= (1⁄(0,3×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/12) =0,4×〖10〗^7 m^(-1) (Hijau) R_3= (1⁄(0,3×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/2^2 - 1/5^2 )= (1⁄(0,3×〖10〗^(-5) m^(-1) ))/(1/21) =0,7×〖10〗^7 m^(-1) (Merah) 4.2.2. Menentukan % ralat untuk masing-masing kisi. % ralat= [(R_t- R_p)/R_t ]×100% R_t=1,097 x 〖10〗^(7 ) m^(-1) Untuk d = 30 cm - Kisi 80 lines R_p= ((0,0417+0,1+0,0175)×〖10〗^7 m^(-1))/3 =0,053×〖10〗^7 m^(-1) %ralat= [((1,097-0,053)×〖10〗^7 m^(-1))/(1,097×〖10〗^7 )]×100% =95,2% Untuk d = 30 cm - Kisi 300 lines R_p= ((0,17+0,413+0,72)×〖10〗^7 m^(-1))/3 =0,343×〖10〗^7 m^(-1) %ralat= [((1,097-0,343)×〖10〗^7 m^(-1))/(1,097×〖10〗^7 )]×100% =60,4% Untuk d = 40 cm - Kisi 80 lines R_p= ((0,04+0,11+0,1875)×〖10〗^7 m^(-1))/3 =0,1125×〖10〗^7 m^(-1) %ralat= [((1,097-0,1125)×〖10〗^7 m^(-1))/(1,097×〖10〗^7 )]×100% =89,7 Untuk d = 40 cm - Kisi 300 lines R_p= ((0,17+0,4+0,7)×〖10〗^7 m^(-1))/3 =0,42×〖10〗^7 m^(-1) %ralat= [((1,097-0,42)×〖10〗^7 m^(-1))/(1,097×〖10〗^7 )]×100% =62% 4.2.3. Aplikasi dari konstanta Rydberg adalah penggunaan dan penemuan lases yang banyak digunakan sebagai hiburan, barcode disupermarket , telekomunikasi sebgai pembawa informasi holografi dalam pembuatan penyimpanan data maupun dalam dunia militer senjata. Dalam dunia kedokteran atau biologi kebutuhan akan citra objek yang lebih kecil membuat peranan fisika modern sangat besar terutama sejak dibuatnya mikroskop elektron dan mikroskop laser. Dengan kedua jenis mikroskop ini. Objek kecil seperti sel darah manusia. Sel –sel dalam organ tubuh manusia atau hewan dapat dapat dilihat dengan jelas, sehingga sangat membantu dalam diagnosa penyakit. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan 1. Nilai konstanta Rydberg dari beberapa spektrum adalah Untuk d = 30 cm Biru R1 = [137,33/(1/4- 1/9)] = 0,988 x 106 m-1 Hijau R2 = [132,78/(1/4- 1/16)] = 0,708 x 106 m-1 Merah R3 = [126,33/(1/4- 1/25)] = 0,602 x 106 m-1 Untuk d = 35 cm Biru R1 = [153,11/(1/4- 1/9)] = 1,101 x 106 m-1 Hijau R2 = [156,88/(1/4- 1/16)] = 0,837 x 106 m-1 Merah R3 = [148,65/(1/4- 1/25)] = 0,708 x 106 m-1 Untuk kisi 300 lines/mm Untuk d = 30 cm Biru R1 = [138,85/(1/4- 1/9)] = 0,999 x 106 m-1 Hijau R2 = [143,47/(1/4- 1/16)] = 0,765 x 106 m-1 Merah R3 = [140,63/(1/4- 1/25)] = 0,670 x 106 m-1 Untuk d = 35 cm Biru R1 = [148,65/(1/4- 1/9)] = 1,069 x 106 m-1 Hijau R2 = [151,56/(1/4- 1/16)] = 0,808 x 106 m-1 Merah R3 = [145,02/(1/4- 1/25)] = 0,691 x 106 m-1 Maka dapat disimpulkan bahwa nilai R yang paling besar untuk kisi 80 dan 300 adalah warna biru sedangkan nilai R yang paling kecil untuk kedua kisi tersebut adalah warna merah. 2. Hubungan antara l dan d adalah berbanding lurus,artinya semakin besar harga atau nilai dari l maka akan semakin besar pula nialai ataupun harga dari d.Demikian juga sebaliknya.Hal ini dapat kita lihat pada persamaan dibawah ini: Tg θ = L/d l = d. tg θ 3. Aplikasi dari percobaan ini adalah menentukan konstanta Rydberg dan menggunakannya pada perhitungan teoritis rinci dalam rangka elektrodinamika kuantum yang selanjutnya akan digunakan untuk menjelaskan efek massa yang terbatas nuklir, struktur halus, dan membelah hyperfine 4. Difraksi adalah fenomena gelombang, difraksi didasarkan pada penyebaran gelombang ketika menghadapi kendala atau melalui sedikit kendala. Difraksi terjadi pada semua gelombang elektromagnetik seperti cahaya dan gelombang radio. Hal ini juga terjadi ketika sekelompok gelombang merambat dalam ukuran terbatas, misalnya karena difraksi, sinar sempit dari gelombang cahaya dari laser akhirnya menyimpang dalam balok yang lebih luas pada jarak dari emitor. 5.2 Saran Sebaiknya praktikan lebih teliti mengamati spektrum warna yang didapat. Sebaiknya praktikan meminta bimbingan asisten jika kurang memngerti. Sebaiknya praktikan lebih teliti dalam menamati skala dari hasil pengukuran yang didapat. DAFTAR REFERENSI Halliday,David.1989.”FISIKA”.Edisi ke tiga. Jilid 2. Jakarta: Erlangga. Halaman : 730-741. Gautreau, Ronald. 1999. “FISIKA MODERN”. Edisi kedua. Jakarta : Erlangga. Halaman : 252-257. Tanamas, Hasnaini.1986.”BUKU MATERI POKOK FISIKA II”. Jakarta: Erlangga. Halaman : 62-63. http://www.chemistry.org/materi_kimia/kimia_kuantum/teori_kuantum_dan_persamaan. Diakses : 05 Desember 2012 Jam : 19.00 WIB Medan, 06 Desember 2012 Asisten, Praktikan, (Yenny Toguan S Lubis) (Rinto Pangaribuan) GAMBAR PERCOBAAN Gambar percobaan kisi untuk jarak 30 cm Gambar percobaan untuk jarak 40 cm Nama : Rinto Pangaribuan Nim : 110801050 NILAI : 11,75 % RESPONSI Tuliskan prosedur percobaan! Jawab : Disiapkan peralatan yang akan digunakan Dipasang Lampu Hg dan dihubungkan ke induktor Rumhkorf Dihidupkan Induktor Rumhkorf Diukur jarak dari Lampu ke meja kisi sejauh 30 cm dari Lampu Hg Diposisikan kolimator dengan teropong sehingga tegak lurus dan diproyeksikan dinding sebagai garis pusatnya Diletakkan kisi pada meja kisi untuk kisi 80 lines/mm Digeser teropong kekiri hingga terlihat spektrum warna biru Dilakukan percobaan untuk spektrum warna merah dan warna hijau Diukur jarak dari Lampu ke meja kisi sejauh 35 cm dari Lampu Hg Dibuat garis standart pada bidang dinding digeser teropong kiri Diproyeksikan warna tersebut pada dinding dan diukur jaraknya dengan garis standart Dilakukan percobaan yang sama untuk warna merah dan warna hijau Diulangi percobaan dengan mengganti kisi 300 lines/mm Dicatat hasilnya Apa yang anda ketahui mengenai deret Lyman, Balmer, Paschen, Bracket dan juga Pfund, jelaskan dengan singkat ! Jawab : Deret Lyman (m = 1) 1/λ = R (1/1^2 - 1/n^2 ) dengan n = 2,3,4,…… Deret Balmer (m = 2) 1/λ = R (1/2^2 - 1/n^2 ) dengan n = 3,4,5,…… Deret Paschen (m = 3) 1/λ = R (1/3^2 - 1/n^2 ) dengan n = 4,5,6,…… Deret Bracket (m = 4) 1/λ = R (1/4^2 - 1/n^2 ) dengan n = 5,6,7,…… Deret Pfund (m = 5) 1/λ = R (1/5^2 - 1/n^2 ) dengan n = 6,7,8,…… Tuliskan rumus mencari konstanta rydberg dan berapa besar konstanta rydberg? Jawab: : 1/ƛ = R (1/(m2 ) - 1/(n2 ) ) konstanta rydberg = 1,098 x 10 -7 Urutkan spektrum warna dari mulai yang terkecil hingga yang terbesar! Jawab : Ungu, nila, biru, hijau, kuning, jingga, merah. Siapa yang mengungkapkan dispraksi? Jawab : Francesco Grimaldi DATA PERCOBAAN DIAMETER (cm) SPEKTRUM WARNA n LINES 80 LINES 300 LINES 30 cm Biru α 223,5 220 Hijau β 221,5 232 Merah γ 238 224 40 cm Biru α 238,3 231,5 Hijau β 235,75 232,5 Merah γ 233,1 234,5 Medan, 30 November 2012 Asisten Praktikan (Yenny Toguan S. Lubis) (RINTO PANGARIBUAN)