SlideShare ist ein Scribd-Unternehmen logo
1 von 13
Downloaden Sie, um offline zu lesen
Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair]
Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga
1
LAPORAN
FISIKA EKSPERIMENTAL I
Menentukan Energi Eksitasi Elektron dan Panjang Gelombang Foton Emisi
Dengan Eksperimen Franck – Hertz
Pelaksanaan Praktikum
Hari : Rabu Tanggal: 07 April 2014 Jam : 10.40 – 12.20
Oleh :
Nama : Fachrun Nisa
Nim : 081211332010
Anggota Kelompok :
1. Nur Aisyiyah Nim : 081211331002
2. Dewi Puji Lestari Nim : 081211331128
3. Diana Nim : 081211331135
4. Arief Danar Ibnu Nim : 081211333023
Dosen Pembimbing : Andi Hamim Zaidan, S.Si, M.Si, P.hD
LABORATORIUM FISIKA MODERN
UNIVERSITAS AIRLANGGA
Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair]
Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga
2
Menentukan Energi Eksitasi Elektron dan Panjang Gelombang Foton Emisi
Dengan Eksperimen Franck – Hertz
1
Fachrun Nisa, 2
Nur Asyiyah, 3
Dewi Puji Lestari, 4
Diana, 5
Arief Danar Ibnu
Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga
Jl.Mulyorejo Kampus C Unair, Surabaya 60115
Email: fachrun99@gmail.com
Abstrak, Percobaan Franck-Hertz bertujuan untuk mengetahui kebenaran teori kuantum bahwa energi
eksitasi elektron atom terkuantisasi secara diskrit serta untuk menentukan tegangan eksitasi atom Neon
dan panjang gelombang foton yang diemisikan. Pada percobaan Franck-Hertz elektron-elektron
meninggalkan katoda setelah dipanasi oleh filamen pemanas. Kemudian elektron itu di percepat menuju
sebuah kisi oleh beda potensial Vg (ditambahkan energi kinetik), yang dapat diatur. Elektron dengan
kecepatan Vg dapat menembus kisi dan mencapai plat anoda. Arus elektron yang mencapai plat anoda
tersebut diukur dengan multimeter. Jika arus electron tersebut dihalangi dengan suatu atom (Neon), maka
elektron – elektron dengan kecepatan Vg itu dapat menumbuk atom – atom Neon, namun tidak ada
pelepasan energi karena yang terjadi adalah tumbukan elastis sempurna. Untuk membuat elektron
melepaskan energinya adalah jika elektron memiliki energi yang cukup untuk menyebabkan atom Neon
bertransisi ke suatu keadaan eksitasi. Setelah elektron mengalami tumbukan tersebut maka akan bergerak
dengan energi lebih rendah. Dengan demikian jika elektron harus melewati kisi dan energinya tidak
cukup untuk mengatasi tegangan perlambat rendah, ia tidak akan dapat mencapai plat anoda, sehingga
arus pada multimeter pun akan mengalami penurunan. Dari percobaan ini diketahui bahwa panjang
gelombang Neon adalah 𝜆 ± ∆λ = ( 720±2,8) Å dan energi eksitasi yang diperlukan adalah (17,1 ± 0,67
) eVolt.
Kata Kunci : eksperimen franck-hertz, energi eksitasi, panjang gelombang foton,
1. Pendahuluan
Niels Bohr memperkenalkan model atom pada tahun 1913. Menurut model Bohr, sebuah
atom terpencil terdiri dari inti atom positif dimana elektron didistribusikan di sekitar lintasan yang
berturut-turut. Dia juga menyatakan bahwa lintasan elektron memiliki sudut momentum yang
merupakan integral lipatan dari h/2π dimana h adalah konstanta Planck.
Model Bohr juga mampu memprediksikan energi total dari sebuah elektron atom. Meskipun
tidak perlu berusaha untuk memperoleh pernyataan yang sama selama elektron berada dalam
multielektron atom, itu jelas bahwa menurut model energi total dari masing-masing elektron juga
akan diukur dan, akibatnya, hal yang sama haruslah benar pada daya muat energi total dari sebuah
atom. Ini terlihat masuk akal dari model Bohr yang hanya dikarenakan elektron-elektron bisa
melakukan peralihan menurun dari keadaan energi yang lebih tinggi ke yang lebih rendah, mereka
bisa mengeksitasi ke keadaan energi yang lebih tinggi dengan penyerapan justru besarnya energi
menunjukkan perbedaan antara keadaan yang lebih rendah dan yang lebih tinggi.
James Franck dan Gustav Hertz menunjukkan bahwa hal ini tentu saja merupakan kasus
dalam percobaan yang berderet pada tahun 1913; tahun yang sama di saat Bohr mengajukan
modelnya. Franck dan Hertz menggunakan sebuah berkas cahaya yang mempercepat elektron untuk
mengukur energi yang ada di elektron pada keadaan dasar dari gas merkuri ke keadaan tereksitasi
pertama.
Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair]
Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga
3
2. Landasan Teori
Spektrum Garis Atomik
Spektroskopi optik yang dilakukan sejak akhir abad ke – 19 telah banyak memberikan
kontribusi terhadap pemahaman mengenai struktur atom. Namun sampai awal abad ke – 20 belum
ditemukan landasan teoritis yang menerangkan munculnya spektrum garis yang dipancarkan oleh
atom (ketika itu yang dipelajari adalah atom hidrogen). Pada saat itu hanya ditemukan beberpa deret
spektrum garis pancaran hidrogen pada daerah frekuensi tertentu yang dihasilkan dari serangkaian
eksperimen. Eksperimen ini dimulai oleh Balmer pada tahun 1855 hingga Paschen pada tahun 1908
yang ternyata membentuk suatu persamaan umum yang ditemukan secara empirik yang dikenal
sebagai persamaan Rydberg-Ritz sebagai berikut :
1
𝜆 𝑛𝑚
= 𝑅
1
𝑛2
−
1
𝑚2
Dengan 𝜆 𝑛𝑚 dan R= 1,096776 x 107
m-1
merupakan panjang gelombang emisi dan tetapan Rydberg.
Sedangkan m dan n merupakan bilangan bulat yang memenuhi 𝑛 ≤ 𝑚. Nama deret dan ketentuan
pasangan bilangan bulat n dan m memenuhi hubungan berikut :
Deret N M Daerah Frekuensi
Lymann 1 ≥ 2 UV
Balmer 2 ≥ 3 Sinar Tampak
Paschen 3 ≥ 4 IR
Brackett 4 ≥ 5 IR
Pfund 5 ≥ 6 IR
Akhirnya pada tahun 1913, disusun suatu teori yang dapat menjelaskan persamaan empirik untuk
semua deret spektrum garis hidrogen yang dikenal dengan teori model atom bohr.
Model Atom Bohr
Dari hasil diatas, bohr mengatakan bahwa walaupun sebagian dari model atom Rutherford
benar, tetapi ada dua hal yang harus dikoreksi. Pertama, Rutherford melakukan predikisi bahwa
cahaya yang dipancarkan atom memiliki rentang frekuensi yang kontinu sedangkan dari hasil
spektroskopi bersifat diskret dan yang kedua, Rutherford mengatakan bahwa atom bersifat tidak stabil
tetapi pada kenyataanya atom secara umum bersifat stabil. Untuk menyempurnakan model atom
Rutherford, maka bohr menambahkan beberapa postulat :
1) Elektron bergerak mengelilingi inti dengan orbit lingkaran tapi hanya pada orbit – orbit
tertentu (diskret).
2) Elektron memiliki energi tertentu dan mengorbit tanpa meradiasikan energi.
3) Cahaya diemisikan hanya ketika elektron berpindah dari satu orbit ke orbit yang lebih dalam.
Dari postulat bohr, secara matematis dapat dirumuskan kuantisasi radius atom hidrogen rn sebagai
berikut :
𝑟𝑛 =
4𝜋𝜀 𝑜
ℎ
2𝜋
2
𝑍𝑒2 𝑚 𝑜
𝑛2
= 𝑎 𝑜 𝑛2
dengan 𝑎 𝑜 = 0,529 𝑥 10−10
𝑚 dan dikenal dengan radius bohr dan kuantisasi energinya juga dapat
diberikan didalam bentuk matematis berikut :
Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair]
Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga
4
𝐸 𝑛 =
𝑍2
𝑒4
𝑚 𝑜
8𝜀 𝑜
2
ℎ2
1
𝑛2
= −
13,6
𝑛2
𝑒𝑉
Tingkat energi ini bernilai negatif yang artinya elektron tidak memiliki energi yang cukup untuk
keluar dari inti. Tingkat energi (serta beberapa keadaan didalam atom) direpresentasikan dengan
bilangan kuantum n nya.
Percobaan Franck – Hertz
Pada percobaannya, James Franck dan Gustav Heinrich Hertz menembaki uap merkuri (Hg)
dengan elektron yang energinya diketahui. Skema percobaan yang dilakukan oleh franck dan hertz
dapat dilihat pada gambar dibawah ini . Beda tegangan Vo dipasang diantara kisi G1 dan G2 sehingga
tiap elektron yang mempunyai energi lebih besar dari harga minimum tertentu memberi kontribusi
pada arus Ia juga membesar.
Dalam tabung, tekanan udara relatif lebih rendah dibandingkan dengan tekanan udara pada
laboratorium sehingga elektron didalam tabung dapat menumbuk atom Hg tanpa kehilangan energi.
Dengan kata lain, tumbukan pada tabung bersifat elastik sempurna. Satu – satunya mekanisme agar
elektron kehilangan energinya setelah tumbukan ialah besar energi penumbuk telah mencapai harga
tertentu menyebabkan atom Hg melakukan transisi keluar dari keadaan dasar ke keadaan tereksitasi.
Sehingga berdasarkan percobaan Franck – Hertz lakukan, saat energi elektron telah mencapai hingga
melampaui harga A eV, elektron akan menumbuk Hg secara inelastik sehingga energinya diserap oleh
atom Hg (yang kini telah berada didalam keadaan tereksitasi) tersebut dengan besar energi yang sama,
dan elektron penumbuk yang terpantul dengan energi yang sangat kecil. Dengan kata lain, pada saat
energi telah melampaui A eV maka arus pada keping akan menurun. Lalu, seiring pembesaran harga
tegangan pemercepat arus pada keping akan kembali membesar dan menurun kembali seperti pada
peristiwa diatas yaitu pada saat energi 2A eV dan 3A eV. Penjelasannya: Saat tegangan pemercepat V
kembali dinaikan hingga 2A Volt, maka elektron akan kembali menumbuk atom secara inelastik
sehingga mengakibatkan atom kembali tereksitasi. Sehingga, elektron hasil tumbukan tersebut
kembali kehilangan energi sebesar A eV. Dan, Saat V mencapai 3A Volt maupun kelipatan A Volt
lainnya, mekanisme serupa akan kembali terjadi.
Hasil plotting tegangan pemercepat dengan arus anoda untuk merkuri dapat dilihat pada
gambar berikut ini
Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair]
Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga
5
Hasil energi kritis sebesar A eV ini juga ternyata mengemisikan atom sehingga menimbulkan
spektrum UV atau foton dengan panjang gelombang sebesar B nm, yang juga muncul saat energi
kritis sebesar A, 2A, dan 3A . Jarak antara dua puncak berdekatan merupakan besarnya tegangan
eksitasi atom (Ve). Energi eksitasi atom merupakan perkalian antara muatan listrik elektron dengan
tegangan eksitasi yaitu :
𝐸𝑒 = 𝑒 𝑉𝑒
Energi ini digunakan untuk bereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi dan kemudian tereksitasi
kembali dengan memancarkan foton yang memiliki panjang gelombang λ sehingga :
𝜆 =
ℎ𝑐
𝑒𝑉𝑒
Eksperimen ini kemudian menjadi bukti dari teori model atom bohr yang menerangkan bahwa
elektron harus memiliki energi minimum tertentu untuk dapat melakukan tumbukan inelastik dengan
atom dan energi minimum tersebut dapat diartikan sebagai energi dari sebuah keadaan eksitasi pada
atom.
3. Alat dan Bahan
Pada eksperimen ini digunakan peralatan sebagai berikut :
1) Franck – Hertz Apparatus (No. Seri OSK 5221 Ogawa Seiki, Ltd. Jepang)
Gambar 3.1. Franck-Hertz Apparatus
Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair]
Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga
6
4. Prosedur Percobaan
Pada percobaan ini, digunakan prosedur – prosedur sebagai berikut :
1) Diamati terlebih dahulu fungsi – fungsi yang terdapat pada pesawat Franck – Hertz sebelum
dilakukan eksperimen agar eksperimen dapat berjalan dengan lancar.
2) Kemudian pilih saklar “MANU” untuk tegangan kisi (Vg), bila tegangan antara katoda tabung
franck – hertz dinaikkan dengan grid kedua (G2) secara manual, atau dipilih “AUTO” bila
tegangan akan dinaikan secara otomatis.
3) Kemudian selanjutnya, dipilih saklar “INTERNAL” untuk mengatur arus antara grid kedua
dengan plate (P) Franck – Hertz. Apabila digunakan pengukur arus secara eksternal, pilih
saklar “EXTERNAL” dan hubungkan amperemeter dengan panel P – Ge.
4) Kemudian tegangan pemercepat dinaikan pelan – pelan dan arus anoda yang terukur diamati
untuk setiap nilai tegangan pemercepat. Kemudian dilakuakn terus perubahan nilai tegangan
pemercepat dan hasil arus anoda yang terukur hingga diperoleh grafik seperti pada gambar
diatas.
5) Selanjutnya, ditentukan nilai – nilai dari tegangan kritis yang telah didapatkan dan dapat
dilakukan tahapan perhitungan sebagai berikut :
a. Menghitung beda nilai tegangan kritis (antara maksimum ke – n) : ∆𝑉𝑚 =
𝑉𝑚 𝑛 + 1 − 𝑉𝑚 dengan n = 1,2, 3... N
b. Kemudian dihitung rata – rata dari tegangan kritis dengan ∆𝑉𝑚 =
∆𝑉 𝑚 𝑛
𝑁
dan standard
deviasinya
6) Setelah itu, bandingkan hasilnya dengan literatur apakah sudah mendekati nilai secara teoritis
7) Kemudian, dihitung panjang gelombang foton yang dipancarkan dari eksitasi atom Neon.
6. Data Hasil Eksperimen
Setelah dilakukan eksperimen mengenai “Eksperimen Franck-Hertz”, pengamat memperoleh
data hasil pengamatan sebagai berikut:
1. Percobaan I
Vg (V) Ia (A) Vg (V) Ia (A) Vg (V) Ia (A) Vg (V) Ia (A)
1 1 21 10 41 11 61 19
2 2 22 8 42 12 62 20
3 2 23 7 43 13 63 22
4 2 24 6 44 14 64 25
5 2 25 8 45 15 65 28
6 2 26 10 46 17 66 32
7 2 27 10 47 20 67 38
8 3 28 10 48 22 68 39
9 3 29 11 49 26 69 42
10 4 30 13 50 29 70 41
11 6 31 16 51 31 71 40
12 7 32 19 52 33 72 40
13 8 33 21 53 32 73 38
14 9 34 23 54 29 74 37
15 11 35 22 55 25 75 37
16 12 36 22 56 21 76 37
17 13 37 18 57 20 77 36
Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair]
Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga
7
18 14 38 16 58 19 78 36
19 13 39 13 59 18 79 38
20 12 40 10 60 18 80 41
2. Percobaan II
Tegangan kritis ke - Nilai Tegangan
1 18 V
2 33 V
3 51 V
4 68 V
3. Percobaan III
Tegangan kritis ke - Nilai Tegangan
1 17 V
2 33 V
3 50 V
4 68 V
7. Hasil Analisis dan Pembahasan
Data dari hasil eksperimen di atas kita sajikan dalam sebuah grafik,Dimana grafik
tersebut hampir sama dengan grafik yang ada pada referensi. Berikut hasil grafik plotting
tegangan dengan arus anoda;
Grafik 1.1 Diagram Eksitasi Ne
Dimana Elektron yang dipercepat bertumbukan dengan atom (Neon) dan memberikan
energinya ke elektron pada atom, menyebabkan elektron pada atom dapat berpindah ke tingkat energi
yang lebih tinggi (mengalami eksitasi elektron).
Adanya eksitasi elektron juga dapat ditunjukkan dengan adanya penurunan arus yang nampak
pada percobaan Franck – Hertz. Hal ini disebabkan karena adanya elektron yang melepaskan
energinya. Elektron menumbukkan dirinya pada atom – atom Neon dan setelah itu akan bergerak
dengan energi yang lebih rendah. Dengan demikian jika elektron harus melewati kisi dan energinya
tidak cukup untuk mengatasi tegangan perlambat rendah, ia tidak akan dapat mencapai plat anoda,
sehingga arus pada amperemeter pun akan mengalami penurunan. Dan hal ini pulalah yang
menyebabkan grafik nampak seperti gambar diatas.
0
10
20
30
40
50
0 50 100
ArusAnoda(mA)
Tegangan pemercepat (Volt)
Diagram Eksitasi Ne
Series1
Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair]
Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga
8
Tegangan kisi antara yang di sett secara automatis dengan yang manual menunjukkan hasil
yang tidak jauh berbeda. Tegangan eksitasi (Ve) dari penghitungan analisis adalah Ve = (17,1 ± 0,67 )
Volt dengan simpangan 9,52 % . Hal ini disebabkan karena pengamatan yang kurang teliti. Selain itu,
kenaikan tegangan terjadi begitu singkat sehingga pengamat tidak bisa menentukan nilanya secara
tepat.
Hasil dari percobaan menunjukkan bahwa energy foton yang dihasilkan adalah 17,1 eV
dengan simpangan sebesar 2,3 % yang artinya elektron pada atom neon berada pada keadaan
metastabil (state eksitasi yang memiliki lifetime relatif panjang), sehingga probabilitas untuk kembali
ke ground state sangat kecil. dimana energy foton literature sebesar 16,71 eV. Hal ini
mengindikasikan bahwa elektron Neon juga bisa mengalami transisi elektron pada energi 17,1 eV.
Selain itu elektron dapat bereksitasi sampai di kulit p dengan energi eksitasi terbesar adalah 19,5 eV.
Berdasarkan hasil tegangan eksitasi dapat dihitung panjang gelombang foton yang
dipancarkan, yaitu diperoleh hasil sebesar λ = ( 720±2,8) Å dengan simpangan sebesar 3,09%.
6. Kesimpulan
a. Penurunan arus ( I ) yang terjadi dalam percobaan Franck – Hertz dikarenakan adanya
electron yang melepaskan energinya setelah bertumbukan dengan atom neon sehingga
electron dari atom – atom neon dapat bereksitasi ke tingkat energy yang lebih tinggi.
b. Berdasarkan analisis data pengamatan, diperoleh tegangan eksitasi (Ve) atom Neon sebesar
V = (17,1 ± 0,67 ) Volt dengan simpangan 9,52 %
c. Berdasarkan analisis data pengamatan, diperoleh energi eksitasi (Ee) atom Neon sebesar Eeks
= 17,1 eVolt dengan simpangan 3,2 %.
d. Berdasarkan analisis data pengamatan, diperoleh panjang gelombang foton yang dipancarkan
sebesar : λ = ( 720±2,8) Å dengan penyimpangan sebesar 3,09 %.
7. Daftar Pustaka
[ 1 ] Alonso, M. dan Finn, E.J., Fundamental University Physics, Volume II, Addison
Wisley, 1983.
[ 2 ] Krane, Kenneth. S, 1982. Fisika Modern, Terjemahan : Hans. J. Wospakrik dan Sofia
Nikhsolihin, Jakarta : Penerbit UI
[ 3 ] Zaidan, A.,2009, Pengantar Fisika Modern, tidak dipublikasikan
Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair]
Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga
9
LAMPIRAN I
1. Nilai Tegangan Eksitasi :
V1 =
18+18+17
3
=
53
3
= 17,6 volt
V2 =
34+33+33
3
=
100
3
= 33,3 volt
V3 =
52+51+50
3
=
153
3
=51 volt
V4 =
70+68+68
3
=
206
3
= 68,7 volt
Ve1= V2 - V1
= 33,3 – 17,6
= 15,7 volt
Ve2= V3 – V2
= 51 – 33,3
= 17,8 volt
Ve3= V4 – V3
= 68,7 – 51
= 17,7 volt
2. Nilai rata-rata Tegangan Eksitasi :
Oleh karena ada tiga buah selisih tegangan pemercepat puncak dari hasil percobaan set 1,
maka rata – rata dilakukan dengan menggunakan :
𝑉𝑒 =
Ve1+Ve2+Ve3
3
=
15,7+17,8+17,7
3
=
51,2
3
= 17,1 volt
𝑉𝑒2
= 15,72
+ 17,82
+ 17,72
= 876,6 volt
Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair]
Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga
10
𝑉𝑒 2
=
Ve1+Ve2+Ve3
3
2
=
15,7+17,8+17,7
3
2
=
51,2
3
2
= 17,1 2
= 292,41 volt
Standart deviasinya :
∆𝑉𝑒 =
𝑉𝑒2−𝑛 𝑉𝑒 2
𝑛 𝑛−1
=
876,6−3 292,41
3 3−1
=
876,6−873,81
6
=
2,8
6
= 0,46
= 0,67 volt
Sehingga ( 𝑉𝑒 ± ∆𝑉𝑒) = (17,1 ± 0,67) volt
% Kesalahan Ve =
17,1−18,9
18,9
× 100%
= 9,52%
Untuk atom neon, memiliki energi eksitasi dengan besar yang dapat dihitung sebagai berikut:
𝐸𝑒 = 𝑒 𝑉𝑒 = 1,602 𝑥 10−19
17,1 = 27,3942𝑥 10−19
𝐽 = 17,1 𝑒𝑉
Menurut literatur, energi eksitasi neon adalah sebesar 16,71 eV dan menurut hasil pengamatan dalam
percobaan menghasilkan energi eksitasi neon sebesar 17,1 eV sehingga terjadi prosentasi kesalahan
sebesar :
% 𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 =
17,1 − 16,71
16,71
𝑥100% == 0,023 𝑥 100% = 2,3%
3. Nilai Panjang gelombang Foton
Dari perhitungan energi eksitasi dan tegangan eksitasi, maka dapat dihitung panjang
gelombang foton emisi yang diemisikan saat terjadi eksitasi dengan :
𝜆 =
ℎ𝑐
𝑒𝑉𝑒
=
6,6×10−34 3×108
1,6×10−19 17,1
=
19,8×10−26
27,36×10−19
= 0,72 × 10−7
m
= 720 Å
Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair]
Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga
11
∆λ =
∂2λ
∂Ve
2
Sve
2
=
𝜕𝜆
𝜕Ve
𝑆𝑣𝑒
= −
ℎ𝑐
𝑒𝑉𝑒2 𝑆𝑣𝑒
=
ℎ𝑐
𝑒𝑉𝑒2 𝑆𝑣𝑒
=
6,6×10−34 3×108
1,6×10−19 16,5 2 ×0,67
=
19,8×10−26
467,8×10−19 × 0,67
= 0, 028 × 10−8
m
= 2,8 Å
Sehingga panjang gelombang Foton yang dipancarkan:
𝜆 ± ∆λ = ( 720±2,8) Å
%kesalahan λ terhadap literatur =
720 − 743
743
× 100%
= 3,09%
Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair]
Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga
12
LAMPIRAN II
Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair]
Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga
13

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Model inti atom (asti dewi n.)
Model inti atom (asti dewi n.)Model inti atom (asti dewi n.)
Model inti atom (asti dewi n.)kemenag
 
Fisika kuantum 2
Fisika kuantum 2Fisika kuantum 2
Fisika kuantum 2keynahkhun
 
Hamburan partikel alfa rutherford
Hamburan partikel alfa rutherfordHamburan partikel alfa rutherford
Hamburan partikel alfa rutherfordNurochmah Nurdin
 
Persamaan lagrange dan hamilton
Persamaan lagrange dan hamiltonPersamaan lagrange dan hamilton
Persamaan lagrange dan hamiltonKira R. Yamato
 
Laporan praktikum lanjutan fisika inti spektroskopi sinar gamma
Laporan praktikum lanjutan  fisika inti spektroskopi sinar gammaLaporan praktikum lanjutan  fisika inti spektroskopi sinar gamma
Laporan praktikum lanjutan fisika inti spektroskopi sinar gammaMukhsinah PuDasya
 
Difraksi, partikel dalam kotak dan prinsip ketaktentuan
Difraksi, partikel dalam kotak dan prinsip ketaktentuanDifraksi, partikel dalam kotak dan prinsip ketaktentuan
Difraksi, partikel dalam kotak dan prinsip ketaktentuanSMA Negeri 9 KERINCI
 
Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)
Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)
Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)FEmi1710
 
Fisika Inti
Fisika IntiFisika Inti
Fisika IntiFKIP UHO
 
Fisika Inti
Fisika IntiFisika Inti
Fisika IntiFKIP UHO
 
Laporan praktikum Penyearah Gelombang
Laporan praktikum Penyearah GelombangLaporan praktikum Penyearah Gelombang
Laporan praktikum Penyearah Gelombangayu purwati
 
Efek hall ugm2014
Efek hall ugm2014Efek hall ugm2014
Efek hall ugm2014Erva Eriezt
 
Laporan Eksperimen Tetes Minyak Millikan
Laporan Eksperimen Tetes Minyak MillikanLaporan Eksperimen Tetes Minyak Millikan
Laporan Eksperimen Tetes Minyak MillikanMutiara_Khairunnisa
 
Makalah difraksi elektron
Makalah difraksi elektronMakalah difraksi elektron
Makalah difraksi elektronAldiRijaldi
 

Was ist angesagt? (20)

Fisika Zat Padat
Fisika Zat PadatFisika Zat Padat
Fisika Zat Padat
 
Model inti atom (asti dewi n.)
Model inti atom (asti dewi n.)Model inti atom (asti dewi n.)
Model inti atom (asti dewi n.)
 
Laporan praktikum Efek Fotolistrik
Laporan praktikum Efek FotolistrikLaporan praktikum Efek Fotolistrik
Laporan praktikum Efek Fotolistrik
 
Fisika kuantum 2
Fisika kuantum 2Fisika kuantum 2
Fisika kuantum 2
 
Zat padat parno
Zat padat parnoZat padat parno
Zat padat parno
 
Hamburan partikel alfa rutherford
Hamburan partikel alfa rutherfordHamburan partikel alfa rutherford
Hamburan partikel alfa rutherford
 
Partikel Elementer
Partikel ElementerPartikel Elementer
Partikel Elementer
 
Persamaan lagrange dan hamilton
Persamaan lagrange dan hamiltonPersamaan lagrange dan hamilton
Persamaan lagrange dan hamilton
 
Laporan praktikum lanjutan fisika inti spektroskopi sinar gamma
Laporan praktikum lanjutan  fisika inti spektroskopi sinar gammaLaporan praktikum lanjutan  fisika inti spektroskopi sinar gamma
Laporan praktikum lanjutan fisika inti spektroskopi sinar gamma
 
Difraksi, partikel dalam kotak dan prinsip ketaktentuan
Difraksi, partikel dalam kotak dan prinsip ketaktentuanDifraksi, partikel dalam kotak dan prinsip ketaktentuan
Difraksi, partikel dalam kotak dan prinsip ketaktentuan
 
R3 franck hertz
R3 franck hertzR3 franck hertz
R3 franck hertz
 
Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)
Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)
Laporan modul 7 (rangkaian seri rlc)
 
Fisika Inti
Fisika IntiFisika Inti
Fisika Inti
 
Efek zeeman
Efek zeemanEfek zeeman
Efek zeeman
 
Fisika Inti
Fisika IntiFisika Inti
Fisika Inti
 
STATISTIK BOSE-EINSTEIN
STATISTIK BOSE-EINSTEINSTATISTIK BOSE-EINSTEIN
STATISTIK BOSE-EINSTEIN
 
Laporan praktikum Penyearah Gelombang
Laporan praktikum Penyearah GelombangLaporan praktikum Penyearah Gelombang
Laporan praktikum Penyearah Gelombang
 
Efek hall ugm2014
Efek hall ugm2014Efek hall ugm2014
Efek hall ugm2014
 
Laporan Eksperimen Tetes Minyak Millikan
Laporan Eksperimen Tetes Minyak MillikanLaporan Eksperimen Tetes Minyak Millikan
Laporan Eksperimen Tetes Minyak Millikan
 
Makalah difraksi elektron
Makalah difraksi elektronMakalah difraksi elektron
Makalah difraksi elektron
 

Andere mochten auch

Percobaan franck hertz
Percobaan franck hertzPercobaan franck hertz
Percobaan franck hertzYunus Muzakki
 
Tugas 1 penurunan persamaan bohr dan scrhodinger
Tugas 1 penurunan persamaan bohr dan scrhodingerTugas 1 penurunan persamaan bohr dan scrhodinger
Tugas 1 penurunan persamaan bohr dan scrhodingerSucinurmatin S
 
Metode Eksperimen Fisika
Metode Eksperimen FisikaMetode Eksperimen Fisika
Metode Eksperimen FisikaSamantars17
 
Model atom bohr(eksitasi elektron)
Model atom bohr(eksitasi elektron)Model atom bohr(eksitasi elektron)
Model atom bohr(eksitasi elektron)SMA Negeri 9 KERINCI
 
Laporan Resmi Percobaan Tetes Minyak Milikan
Laporan Resmi Percobaan Tetes Minyak MilikanLaporan Resmi Percobaan Tetes Minyak Milikan
Laporan Resmi Percobaan Tetes Minyak MilikanLatifatul Hidayah
 
Laporan Resmi Percobaan Spektrometer
Laporan Resmi Percobaan SpektrometerLaporan Resmi Percobaan Spektrometer
Laporan Resmi Percobaan SpektrometerLatifatul Hidayah
 
Ppt (heat transfers /transfer kalor)
Ppt (heat transfers /transfer kalor)Ppt (heat transfers /transfer kalor)
Ppt (heat transfers /transfer kalor)Sucinurmatin S
 
スタートアップ組織づくりの具体策を学ぶ 先生:金子 陽三
スタートアップ組織づくりの具体策を学ぶ 先生:金子 陽三スタートアップ組織づくりの具体策を学ぶ 先生:金子 陽三
スタートアップ組織づくりの具体策を学ぶ 先生:金子 陽三schoowebcampus
 
Can We Assess Creativity?
Can We Assess Creativity?Can We Assess Creativity?
Can We Assess Creativity?John Spencer
 
Guided Reading: Making the Most of It
Guided Reading: Making the Most of ItGuided Reading: Making the Most of It
Guided Reading: Making the Most of ItJennifer Jones
 
How to Make Awesome SlideShares: Tips & Tricks
How to Make Awesome SlideShares: Tips & TricksHow to Make Awesome SlideShares: Tips & Tricks
How to Make Awesome SlideShares: Tips & TricksSlideShare
 
Getting Started With SlideShare
Getting Started With SlideShareGetting Started With SlideShare
Getting Started With SlideShareSlideShare
 

Andere mochten auch (17)

franck hertz
franck hertzfranck hertz
franck hertz
 
Percobaan franck hertz
Percobaan franck hertzPercobaan franck hertz
Percobaan franck hertz
 
Tugas 1 penurunan persamaan bohr dan scrhodinger
Tugas 1 penurunan persamaan bohr dan scrhodingerTugas 1 penurunan persamaan bohr dan scrhodinger
Tugas 1 penurunan persamaan bohr dan scrhodinger
 
Metode Eksperimen Fisika
Metode Eksperimen FisikaMetode Eksperimen Fisika
Metode Eksperimen Fisika
 
Model atom bohr(eksitasi elektron)
Model atom bohr(eksitasi elektron)Model atom bohr(eksitasi elektron)
Model atom bohr(eksitasi elektron)
 
Laporan Resmi Percobaan Tetes Minyak Milikan
Laporan Resmi Percobaan Tetes Minyak MilikanLaporan Resmi Percobaan Tetes Minyak Milikan
Laporan Resmi Percobaan Tetes Minyak Milikan
 
klasifikasi materi
 klasifikasi materi klasifikasi materi
klasifikasi materi
 
Laporan Resmi Percobaan Spektrometer
Laporan Resmi Percobaan SpektrometerLaporan Resmi Percobaan Spektrometer
Laporan Resmi Percobaan Spektrometer
 
Ppt (heat transfers /transfer kalor)
Ppt (heat transfers /transfer kalor)Ppt (heat transfers /transfer kalor)
Ppt (heat transfers /transfer kalor)
 
Torsi
TorsiTorsi
Torsi
 
teori kuantum
teori kuantumteori kuantum
teori kuantum
 
asal usul atom
asal usul atom asal usul atom
asal usul atom
 
スタートアップ組織づくりの具体策を学ぶ 先生:金子 陽三
スタートアップ組織づくりの具体策を学ぶ 先生:金子 陽三スタートアップ組織づくりの具体策を学ぶ 先生:金子 陽三
スタートアップ組織づくりの具体策を学ぶ 先生:金子 陽三
 
Can We Assess Creativity?
Can We Assess Creativity?Can We Assess Creativity?
Can We Assess Creativity?
 
Guided Reading: Making the Most of It
Guided Reading: Making the Most of ItGuided Reading: Making the Most of It
Guided Reading: Making the Most of It
 
How to Make Awesome SlideShares: Tips & Tricks
How to Make Awesome SlideShares: Tips & TricksHow to Make Awesome SlideShares: Tips & Tricks
How to Make Awesome SlideShares: Tips & Tricks
 
Getting Started With SlideShare
Getting Started With SlideShareGetting Started With SlideShare
Getting Started With SlideShare
 

Ähnlich wie FRANCK-HERTZ

Makalah fisika atom dan fisika inti SMA
Makalah fisika atom dan fisika inti SMA Makalah fisika atom dan fisika inti SMA
Makalah fisika atom dan fisika inti SMA Ajeng Rizki Rahmawati
 
Dualisme gelombang-partikel
Dualisme gelombang-partikelDualisme gelombang-partikel
Dualisme gelombang-partikelauliarika
 
Struktur atom dan sistem periodik
Struktur atom dan sistem periodikStruktur atom dan sistem periodik
Struktur atom dan sistem periodikujangsupiandi
 
Fisika kuantum part 4
Fisika kuantum part 4Fisika kuantum part 4
Fisika kuantum part 4radar radius
 
TEORI ATOM...........................ppt
TEORI ATOM...........................pptTEORI ATOM...........................ppt
TEORI ATOM...........................pptArdyForce
 
TEORI ATOM dan sejarah atom sejarah atom.ppt
TEORI ATOM dan sejarah atom sejarah atom.pptTEORI ATOM dan sejarah atom sejarah atom.ppt
TEORI ATOM dan sejarah atom sejarah atom.pptNyoehNiar
 
Fisika Kuantum part 5
Fisika Kuantum part 5Fisika Kuantum part 5
Fisika Kuantum part 5radar radius
 
KONSEP DAN PENOMENA KUANTUM.pptx
KONSEP DAN PENOMENA KUANTUM.pptxKONSEP DAN PENOMENA KUANTUM.pptx
KONSEP DAN PENOMENA KUANTUM.pptxAgiesSahirwan
 
Ringkasan fisika 3 sma smt 2 (fix)
Ringkasan fisika 3 sma smt 2 (fix)Ringkasan fisika 3 sma smt 2 (fix)
Ringkasan fisika 3 sma smt 2 (fix)Saifurrahman Santoso
 

Ähnlich wie FRANCK-HERTZ (20)

Ppt
PptPpt
Ppt
 
Atom bohr
Atom bohrAtom bohr
Atom bohr
 
Makalah 4
Makalah 4Makalah 4
Makalah 4
 
Makalah fisika atom dan fisika inti SMA
Makalah fisika atom dan fisika inti SMA Makalah fisika atom dan fisika inti SMA
Makalah fisika atom dan fisika inti SMA
 
Teori atom yang belum direvisi
Teori atom yang belum direvisiTeori atom yang belum direvisi
Teori atom yang belum direvisi
 
Inti atom yang belum direfisi
Inti atom yang belum direfisiInti atom yang belum direfisi
Inti atom yang belum direfisi
 
Dualisme gelombang-partikel
Dualisme gelombang-partikelDualisme gelombang-partikel
Dualisme gelombang-partikel
 
Fsk atom lengkap
Fsk atom lengkapFsk atom lengkap
Fsk atom lengkap
 
Struktur atom dan sistem periodik
Struktur atom dan sistem periodikStruktur atom dan sistem periodik
Struktur atom dan sistem periodik
 
Fisika kuantum part 4
Fisika kuantum part 4Fisika kuantum part 4
Fisika kuantum part 4
 
TEORI ATOM.ppt
TEORI ATOM.pptTEORI ATOM.ppt
TEORI ATOM.ppt
 
TEORI ATOM...........................ppt
TEORI ATOM...........................pptTEORI ATOM...........................ppt
TEORI ATOM...........................ppt
 
TEORI ATOM dan sejarah atom sejarah atom.ppt
TEORI ATOM dan sejarah atom sejarah atom.pptTEORI ATOM dan sejarah atom sejarah atom.ppt
TEORI ATOM dan sejarah atom sejarah atom.ppt
 
Fisika Kuantum part 5
Fisika Kuantum part 5Fisika Kuantum part 5
Fisika Kuantum part 5
 
Model atom bohr(full version)
Model atom bohr(full version)Model atom bohr(full version)
Model atom bohr(full version)
 
KONSEP DAN PENOMENA KUANTUM.pptx
KONSEP DAN PENOMENA KUANTUM.pptxKONSEP DAN PENOMENA KUANTUM.pptx
KONSEP DAN PENOMENA KUANTUM.pptx
 
Fisika kuantum
Fisika kuantumFisika kuantum
Fisika kuantum
 
Makalah fisika-atom
Makalah fisika-atomMakalah fisika-atom
Makalah fisika-atom
 
Bab 1 b5 perkembangan konsep atom
Bab 1 b5 perkembangan konsep atomBab 1 b5 perkembangan konsep atom
Bab 1 b5 perkembangan konsep atom
 
Ringkasan fisika 3 sma smt 2 (fix)
Ringkasan fisika 3 sma smt 2 (fix)Ringkasan fisika 3 sma smt 2 (fix)
Ringkasan fisika 3 sma smt 2 (fix)
 

FRANCK-HERTZ

  • 1. Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair] Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga 1 LAPORAN FISIKA EKSPERIMENTAL I Menentukan Energi Eksitasi Elektron dan Panjang Gelombang Foton Emisi Dengan Eksperimen Franck – Hertz Pelaksanaan Praktikum Hari : Rabu Tanggal: 07 April 2014 Jam : 10.40 – 12.20 Oleh : Nama : Fachrun Nisa Nim : 081211332010 Anggota Kelompok : 1. Nur Aisyiyah Nim : 081211331002 2. Dewi Puji Lestari Nim : 081211331128 3. Diana Nim : 081211331135 4. Arief Danar Ibnu Nim : 081211333023 Dosen Pembimbing : Andi Hamim Zaidan, S.Si, M.Si, P.hD LABORATORIUM FISIKA MODERN UNIVERSITAS AIRLANGGA
  • 2. Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair] Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga 2 Menentukan Energi Eksitasi Elektron dan Panjang Gelombang Foton Emisi Dengan Eksperimen Franck – Hertz 1 Fachrun Nisa, 2 Nur Asyiyah, 3 Dewi Puji Lestari, 4 Diana, 5 Arief Danar Ibnu Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga Jl.Mulyorejo Kampus C Unair, Surabaya 60115 Email: fachrun99@gmail.com Abstrak, Percobaan Franck-Hertz bertujuan untuk mengetahui kebenaran teori kuantum bahwa energi eksitasi elektron atom terkuantisasi secara diskrit serta untuk menentukan tegangan eksitasi atom Neon dan panjang gelombang foton yang diemisikan. Pada percobaan Franck-Hertz elektron-elektron meninggalkan katoda setelah dipanasi oleh filamen pemanas. Kemudian elektron itu di percepat menuju sebuah kisi oleh beda potensial Vg (ditambahkan energi kinetik), yang dapat diatur. Elektron dengan kecepatan Vg dapat menembus kisi dan mencapai plat anoda. Arus elektron yang mencapai plat anoda tersebut diukur dengan multimeter. Jika arus electron tersebut dihalangi dengan suatu atom (Neon), maka elektron – elektron dengan kecepatan Vg itu dapat menumbuk atom – atom Neon, namun tidak ada pelepasan energi karena yang terjadi adalah tumbukan elastis sempurna. Untuk membuat elektron melepaskan energinya adalah jika elektron memiliki energi yang cukup untuk menyebabkan atom Neon bertransisi ke suatu keadaan eksitasi. Setelah elektron mengalami tumbukan tersebut maka akan bergerak dengan energi lebih rendah. Dengan demikian jika elektron harus melewati kisi dan energinya tidak cukup untuk mengatasi tegangan perlambat rendah, ia tidak akan dapat mencapai plat anoda, sehingga arus pada multimeter pun akan mengalami penurunan. Dari percobaan ini diketahui bahwa panjang gelombang Neon adalah 𝜆 ± ∆λ = ( 720±2,8) Å dan energi eksitasi yang diperlukan adalah (17,1 ± 0,67 ) eVolt. Kata Kunci : eksperimen franck-hertz, energi eksitasi, panjang gelombang foton, 1. Pendahuluan Niels Bohr memperkenalkan model atom pada tahun 1913. Menurut model Bohr, sebuah atom terpencil terdiri dari inti atom positif dimana elektron didistribusikan di sekitar lintasan yang berturut-turut. Dia juga menyatakan bahwa lintasan elektron memiliki sudut momentum yang merupakan integral lipatan dari h/2π dimana h adalah konstanta Planck. Model Bohr juga mampu memprediksikan energi total dari sebuah elektron atom. Meskipun tidak perlu berusaha untuk memperoleh pernyataan yang sama selama elektron berada dalam multielektron atom, itu jelas bahwa menurut model energi total dari masing-masing elektron juga akan diukur dan, akibatnya, hal yang sama haruslah benar pada daya muat energi total dari sebuah atom. Ini terlihat masuk akal dari model Bohr yang hanya dikarenakan elektron-elektron bisa melakukan peralihan menurun dari keadaan energi yang lebih tinggi ke yang lebih rendah, mereka bisa mengeksitasi ke keadaan energi yang lebih tinggi dengan penyerapan justru besarnya energi menunjukkan perbedaan antara keadaan yang lebih rendah dan yang lebih tinggi. James Franck dan Gustav Hertz menunjukkan bahwa hal ini tentu saja merupakan kasus dalam percobaan yang berderet pada tahun 1913; tahun yang sama di saat Bohr mengajukan modelnya. Franck dan Hertz menggunakan sebuah berkas cahaya yang mempercepat elektron untuk mengukur energi yang ada di elektron pada keadaan dasar dari gas merkuri ke keadaan tereksitasi pertama.
  • 3. Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair] Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga 3 2. Landasan Teori Spektrum Garis Atomik Spektroskopi optik yang dilakukan sejak akhir abad ke – 19 telah banyak memberikan kontribusi terhadap pemahaman mengenai struktur atom. Namun sampai awal abad ke – 20 belum ditemukan landasan teoritis yang menerangkan munculnya spektrum garis yang dipancarkan oleh atom (ketika itu yang dipelajari adalah atom hidrogen). Pada saat itu hanya ditemukan beberpa deret spektrum garis pancaran hidrogen pada daerah frekuensi tertentu yang dihasilkan dari serangkaian eksperimen. Eksperimen ini dimulai oleh Balmer pada tahun 1855 hingga Paschen pada tahun 1908 yang ternyata membentuk suatu persamaan umum yang ditemukan secara empirik yang dikenal sebagai persamaan Rydberg-Ritz sebagai berikut : 1 𝜆 𝑛𝑚 = 𝑅 1 𝑛2 − 1 𝑚2 Dengan 𝜆 𝑛𝑚 dan R= 1,096776 x 107 m-1 merupakan panjang gelombang emisi dan tetapan Rydberg. Sedangkan m dan n merupakan bilangan bulat yang memenuhi 𝑛 ≤ 𝑚. Nama deret dan ketentuan pasangan bilangan bulat n dan m memenuhi hubungan berikut : Deret N M Daerah Frekuensi Lymann 1 ≥ 2 UV Balmer 2 ≥ 3 Sinar Tampak Paschen 3 ≥ 4 IR Brackett 4 ≥ 5 IR Pfund 5 ≥ 6 IR Akhirnya pada tahun 1913, disusun suatu teori yang dapat menjelaskan persamaan empirik untuk semua deret spektrum garis hidrogen yang dikenal dengan teori model atom bohr. Model Atom Bohr Dari hasil diatas, bohr mengatakan bahwa walaupun sebagian dari model atom Rutherford benar, tetapi ada dua hal yang harus dikoreksi. Pertama, Rutherford melakukan predikisi bahwa cahaya yang dipancarkan atom memiliki rentang frekuensi yang kontinu sedangkan dari hasil spektroskopi bersifat diskret dan yang kedua, Rutherford mengatakan bahwa atom bersifat tidak stabil tetapi pada kenyataanya atom secara umum bersifat stabil. Untuk menyempurnakan model atom Rutherford, maka bohr menambahkan beberapa postulat : 1) Elektron bergerak mengelilingi inti dengan orbit lingkaran tapi hanya pada orbit – orbit tertentu (diskret). 2) Elektron memiliki energi tertentu dan mengorbit tanpa meradiasikan energi. 3) Cahaya diemisikan hanya ketika elektron berpindah dari satu orbit ke orbit yang lebih dalam. Dari postulat bohr, secara matematis dapat dirumuskan kuantisasi radius atom hidrogen rn sebagai berikut : 𝑟𝑛 = 4𝜋𝜀 𝑜 ℎ 2𝜋 2 𝑍𝑒2 𝑚 𝑜 𝑛2 = 𝑎 𝑜 𝑛2 dengan 𝑎 𝑜 = 0,529 𝑥 10−10 𝑚 dan dikenal dengan radius bohr dan kuantisasi energinya juga dapat diberikan didalam bentuk matematis berikut :
  • 4. Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair] Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga 4 𝐸 𝑛 = 𝑍2 𝑒4 𝑚 𝑜 8𝜀 𝑜 2 ℎ2 1 𝑛2 = − 13,6 𝑛2 𝑒𝑉 Tingkat energi ini bernilai negatif yang artinya elektron tidak memiliki energi yang cukup untuk keluar dari inti. Tingkat energi (serta beberapa keadaan didalam atom) direpresentasikan dengan bilangan kuantum n nya. Percobaan Franck – Hertz Pada percobaannya, James Franck dan Gustav Heinrich Hertz menembaki uap merkuri (Hg) dengan elektron yang energinya diketahui. Skema percobaan yang dilakukan oleh franck dan hertz dapat dilihat pada gambar dibawah ini . Beda tegangan Vo dipasang diantara kisi G1 dan G2 sehingga tiap elektron yang mempunyai energi lebih besar dari harga minimum tertentu memberi kontribusi pada arus Ia juga membesar. Dalam tabung, tekanan udara relatif lebih rendah dibandingkan dengan tekanan udara pada laboratorium sehingga elektron didalam tabung dapat menumbuk atom Hg tanpa kehilangan energi. Dengan kata lain, tumbukan pada tabung bersifat elastik sempurna. Satu – satunya mekanisme agar elektron kehilangan energinya setelah tumbukan ialah besar energi penumbuk telah mencapai harga tertentu menyebabkan atom Hg melakukan transisi keluar dari keadaan dasar ke keadaan tereksitasi. Sehingga berdasarkan percobaan Franck – Hertz lakukan, saat energi elektron telah mencapai hingga melampaui harga A eV, elektron akan menumbuk Hg secara inelastik sehingga energinya diserap oleh atom Hg (yang kini telah berada didalam keadaan tereksitasi) tersebut dengan besar energi yang sama, dan elektron penumbuk yang terpantul dengan energi yang sangat kecil. Dengan kata lain, pada saat energi telah melampaui A eV maka arus pada keping akan menurun. Lalu, seiring pembesaran harga tegangan pemercepat arus pada keping akan kembali membesar dan menurun kembali seperti pada peristiwa diatas yaitu pada saat energi 2A eV dan 3A eV. Penjelasannya: Saat tegangan pemercepat V kembali dinaikan hingga 2A Volt, maka elektron akan kembali menumbuk atom secara inelastik sehingga mengakibatkan atom kembali tereksitasi. Sehingga, elektron hasil tumbukan tersebut kembali kehilangan energi sebesar A eV. Dan, Saat V mencapai 3A Volt maupun kelipatan A Volt lainnya, mekanisme serupa akan kembali terjadi. Hasil plotting tegangan pemercepat dengan arus anoda untuk merkuri dapat dilihat pada gambar berikut ini
  • 5. Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair] Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga 5 Hasil energi kritis sebesar A eV ini juga ternyata mengemisikan atom sehingga menimbulkan spektrum UV atau foton dengan panjang gelombang sebesar B nm, yang juga muncul saat energi kritis sebesar A, 2A, dan 3A . Jarak antara dua puncak berdekatan merupakan besarnya tegangan eksitasi atom (Ve). Energi eksitasi atom merupakan perkalian antara muatan listrik elektron dengan tegangan eksitasi yaitu : 𝐸𝑒 = 𝑒 𝑉𝑒 Energi ini digunakan untuk bereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi dan kemudian tereksitasi kembali dengan memancarkan foton yang memiliki panjang gelombang λ sehingga : 𝜆 = ℎ𝑐 𝑒𝑉𝑒 Eksperimen ini kemudian menjadi bukti dari teori model atom bohr yang menerangkan bahwa elektron harus memiliki energi minimum tertentu untuk dapat melakukan tumbukan inelastik dengan atom dan energi minimum tersebut dapat diartikan sebagai energi dari sebuah keadaan eksitasi pada atom. 3. Alat dan Bahan Pada eksperimen ini digunakan peralatan sebagai berikut : 1) Franck – Hertz Apparatus (No. Seri OSK 5221 Ogawa Seiki, Ltd. Jepang) Gambar 3.1. Franck-Hertz Apparatus
  • 6. Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair] Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga 6 4. Prosedur Percobaan Pada percobaan ini, digunakan prosedur – prosedur sebagai berikut : 1) Diamati terlebih dahulu fungsi – fungsi yang terdapat pada pesawat Franck – Hertz sebelum dilakukan eksperimen agar eksperimen dapat berjalan dengan lancar. 2) Kemudian pilih saklar “MANU” untuk tegangan kisi (Vg), bila tegangan antara katoda tabung franck – hertz dinaikkan dengan grid kedua (G2) secara manual, atau dipilih “AUTO” bila tegangan akan dinaikan secara otomatis. 3) Kemudian selanjutnya, dipilih saklar “INTERNAL” untuk mengatur arus antara grid kedua dengan plate (P) Franck – Hertz. Apabila digunakan pengukur arus secara eksternal, pilih saklar “EXTERNAL” dan hubungkan amperemeter dengan panel P – Ge. 4) Kemudian tegangan pemercepat dinaikan pelan – pelan dan arus anoda yang terukur diamati untuk setiap nilai tegangan pemercepat. Kemudian dilakuakn terus perubahan nilai tegangan pemercepat dan hasil arus anoda yang terukur hingga diperoleh grafik seperti pada gambar diatas. 5) Selanjutnya, ditentukan nilai – nilai dari tegangan kritis yang telah didapatkan dan dapat dilakukan tahapan perhitungan sebagai berikut : a. Menghitung beda nilai tegangan kritis (antara maksimum ke – n) : ∆𝑉𝑚 = 𝑉𝑚 𝑛 + 1 − 𝑉𝑚 dengan n = 1,2, 3... N b. Kemudian dihitung rata – rata dari tegangan kritis dengan ∆𝑉𝑚 = ∆𝑉 𝑚 𝑛 𝑁 dan standard deviasinya 6) Setelah itu, bandingkan hasilnya dengan literatur apakah sudah mendekati nilai secara teoritis 7) Kemudian, dihitung panjang gelombang foton yang dipancarkan dari eksitasi atom Neon. 6. Data Hasil Eksperimen Setelah dilakukan eksperimen mengenai “Eksperimen Franck-Hertz”, pengamat memperoleh data hasil pengamatan sebagai berikut: 1. Percobaan I Vg (V) Ia (A) Vg (V) Ia (A) Vg (V) Ia (A) Vg (V) Ia (A) 1 1 21 10 41 11 61 19 2 2 22 8 42 12 62 20 3 2 23 7 43 13 63 22 4 2 24 6 44 14 64 25 5 2 25 8 45 15 65 28 6 2 26 10 46 17 66 32 7 2 27 10 47 20 67 38 8 3 28 10 48 22 68 39 9 3 29 11 49 26 69 42 10 4 30 13 50 29 70 41 11 6 31 16 51 31 71 40 12 7 32 19 52 33 72 40 13 8 33 21 53 32 73 38 14 9 34 23 54 29 74 37 15 11 35 22 55 25 75 37 16 12 36 22 56 21 76 37 17 13 37 18 57 20 77 36
  • 7. Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair] Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga 7 18 14 38 16 58 19 78 36 19 13 39 13 59 18 79 38 20 12 40 10 60 18 80 41 2. Percobaan II Tegangan kritis ke - Nilai Tegangan 1 18 V 2 33 V 3 51 V 4 68 V 3. Percobaan III Tegangan kritis ke - Nilai Tegangan 1 17 V 2 33 V 3 50 V 4 68 V 7. Hasil Analisis dan Pembahasan Data dari hasil eksperimen di atas kita sajikan dalam sebuah grafik,Dimana grafik tersebut hampir sama dengan grafik yang ada pada referensi. Berikut hasil grafik plotting tegangan dengan arus anoda; Grafik 1.1 Diagram Eksitasi Ne Dimana Elektron yang dipercepat bertumbukan dengan atom (Neon) dan memberikan energinya ke elektron pada atom, menyebabkan elektron pada atom dapat berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi (mengalami eksitasi elektron). Adanya eksitasi elektron juga dapat ditunjukkan dengan adanya penurunan arus yang nampak pada percobaan Franck – Hertz. Hal ini disebabkan karena adanya elektron yang melepaskan energinya. Elektron menumbukkan dirinya pada atom – atom Neon dan setelah itu akan bergerak dengan energi yang lebih rendah. Dengan demikian jika elektron harus melewati kisi dan energinya tidak cukup untuk mengatasi tegangan perlambat rendah, ia tidak akan dapat mencapai plat anoda, sehingga arus pada amperemeter pun akan mengalami penurunan. Dan hal ini pulalah yang menyebabkan grafik nampak seperti gambar diatas. 0 10 20 30 40 50 0 50 100 ArusAnoda(mA) Tegangan pemercepat (Volt) Diagram Eksitasi Ne Series1
  • 8. Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair] Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga 8 Tegangan kisi antara yang di sett secara automatis dengan yang manual menunjukkan hasil yang tidak jauh berbeda. Tegangan eksitasi (Ve) dari penghitungan analisis adalah Ve = (17,1 ± 0,67 ) Volt dengan simpangan 9,52 % . Hal ini disebabkan karena pengamatan yang kurang teliti. Selain itu, kenaikan tegangan terjadi begitu singkat sehingga pengamat tidak bisa menentukan nilanya secara tepat. Hasil dari percobaan menunjukkan bahwa energy foton yang dihasilkan adalah 17,1 eV dengan simpangan sebesar 2,3 % yang artinya elektron pada atom neon berada pada keadaan metastabil (state eksitasi yang memiliki lifetime relatif panjang), sehingga probabilitas untuk kembali ke ground state sangat kecil. dimana energy foton literature sebesar 16,71 eV. Hal ini mengindikasikan bahwa elektron Neon juga bisa mengalami transisi elektron pada energi 17,1 eV. Selain itu elektron dapat bereksitasi sampai di kulit p dengan energi eksitasi terbesar adalah 19,5 eV. Berdasarkan hasil tegangan eksitasi dapat dihitung panjang gelombang foton yang dipancarkan, yaitu diperoleh hasil sebesar λ = ( 720±2,8) Å dengan simpangan sebesar 3,09%. 6. Kesimpulan a. Penurunan arus ( I ) yang terjadi dalam percobaan Franck – Hertz dikarenakan adanya electron yang melepaskan energinya setelah bertumbukan dengan atom neon sehingga electron dari atom – atom neon dapat bereksitasi ke tingkat energy yang lebih tinggi. b. Berdasarkan analisis data pengamatan, diperoleh tegangan eksitasi (Ve) atom Neon sebesar V = (17,1 ± 0,67 ) Volt dengan simpangan 9,52 % c. Berdasarkan analisis data pengamatan, diperoleh energi eksitasi (Ee) atom Neon sebesar Eeks = 17,1 eVolt dengan simpangan 3,2 %. d. Berdasarkan analisis data pengamatan, diperoleh panjang gelombang foton yang dipancarkan sebesar : λ = ( 720±2,8) Å dengan penyimpangan sebesar 3,09 %. 7. Daftar Pustaka [ 1 ] Alonso, M. dan Finn, E.J., Fundamental University Physics, Volume II, Addison Wisley, 1983. [ 2 ] Krane, Kenneth. S, 1982. Fisika Modern, Terjemahan : Hans. J. Wospakrik dan Sofia Nikhsolihin, Jakarta : Penerbit UI [ 3 ] Zaidan, A.,2009, Pengantar Fisika Modern, tidak dipublikasikan
  • 9. Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair] Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga 9 LAMPIRAN I 1. Nilai Tegangan Eksitasi : V1 = 18+18+17 3 = 53 3 = 17,6 volt V2 = 34+33+33 3 = 100 3 = 33,3 volt V3 = 52+51+50 3 = 153 3 =51 volt V4 = 70+68+68 3 = 206 3 = 68,7 volt Ve1= V2 - V1 = 33,3 – 17,6 = 15,7 volt Ve2= V3 – V2 = 51 – 33,3 = 17,8 volt Ve3= V4 – V3 = 68,7 – 51 = 17,7 volt 2. Nilai rata-rata Tegangan Eksitasi : Oleh karena ada tiga buah selisih tegangan pemercepat puncak dari hasil percobaan set 1, maka rata – rata dilakukan dengan menggunakan : 𝑉𝑒 = Ve1+Ve2+Ve3 3 = 15,7+17,8+17,7 3 = 51,2 3 = 17,1 volt 𝑉𝑒2 = 15,72 + 17,82 + 17,72 = 876,6 volt
  • 10. Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair] Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga 10 𝑉𝑒 2 = Ve1+Ve2+Ve3 3 2 = 15,7+17,8+17,7 3 2 = 51,2 3 2 = 17,1 2 = 292,41 volt Standart deviasinya : ∆𝑉𝑒 = 𝑉𝑒2−𝑛 𝑉𝑒 2 𝑛 𝑛−1 = 876,6−3 292,41 3 3−1 = 876,6−873,81 6 = 2,8 6 = 0,46 = 0,67 volt Sehingga ( 𝑉𝑒 ± ∆𝑉𝑒) = (17,1 ± 0,67) volt % Kesalahan Ve = 17,1−18,9 18,9 × 100% = 9,52% Untuk atom neon, memiliki energi eksitasi dengan besar yang dapat dihitung sebagai berikut: 𝐸𝑒 = 𝑒 𝑉𝑒 = 1,602 𝑥 10−19 17,1 = 27,3942𝑥 10−19 𝐽 = 17,1 𝑒𝑉 Menurut literatur, energi eksitasi neon adalah sebesar 16,71 eV dan menurut hasil pengamatan dalam percobaan menghasilkan energi eksitasi neon sebesar 17,1 eV sehingga terjadi prosentasi kesalahan sebesar : % 𝐾𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 17,1 − 16,71 16,71 𝑥100% == 0,023 𝑥 100% = 2,3% 3. Nilai Panjang gelombang Foton Dari perhitungan energi eksitasi dan tegangan eksitasi, maka dapat dihitung panjang gelombang foton emisi yang diemisikan saat terjadi eksitasi dengan : 𝜆 = ℎ𝑐 𝑒𝑉𝑒 = 6,6×10−34 3×108 1,6×10−19 17,1 = 19,8×10−26 27,36×10−19 = 0,72 × 10−7 m = 720 Å
  • 11. Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair] Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga 11 ∆λ = ∂2λ ∂Ve 2 Sve 2 = 𝜕𝜆 𝜕Ve 𝑆𝑣𝑒 = − ℎ𝑐 𝑒𝑉𝑒2 𝑆𝑣𝑒 = ℎ𝑐 𝑒𝑉𝑒2 𝑆𝑣𝑒 = 6,6×10−34 3×108 1,6×10−19 16,5 2 ×0,67 = 19,8×10−26 467,8×10−19 × 0,67 = 0, 028 × 10−8 m = 2,8 Å Sehingga panjang gelombang Foton yang dipancarkan: 𝜆 ± ∆λ = ( 720±2,8) Å %kesalahan λ terhadap literatur = 720 − 743 743 × 100% = 3,09%
  • 12. Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair] Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga 12 LAMPIRAN II
  • 13. Eksperimen Franck-Hertz [Fisika Unair] Laboratorium Fisika Modern Universitas Airlangga 13