BAB
I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Pada tahun 1914 james franck dan
gustav hertz melakukan eksperimen untuk menguji secara langsung hipotesis bohr
yang menyebutkan bahwa energi atom itu terkuantisasi.Atom gas bertumbukan
dengan elektron –elektron dan memperoleh energfi dari tumbukan hanya jika
energi elektron melampaui ambang tertentu.Eksperimen ini menunujukkan secara
langsung bahwa tingkat energi atomik memang ada dan tingkat – tingkat ini sama
dengan tingkat – tingkat yang terdapat pada spektreum garis.
Teori
atom Bohr memperkenalkan atom sebagai sejenis miniatur planit mengitari
matahari, dengan elektron-elektron mengelilingi orbitnya sekitar bagian pokok,
tapi dengan perbedaan yang sangat penting. Bilamana hukum-hukum fisika klasik
mengatakan tentang perputaran orbit dalam segala ukuran, Bohr membuktikan bahwa
elektron-elektrondalam sebuah atom hanya dapat berputar dalam orbitnya dalam
ukuran spesifik tertentu. Atau dalam kalimat rumus lain : elektron-elektron
yang mengitari bagian pokok berada pada tingkat energi (kulit) tertentu
tanpa menyerap atau memancarkan energi. Elektron dapat berpindah dari lapisan
dalam ke lapisan luar jika menyerap energi. Sebaliknya,elektron akan berpindah
dari lapisan luar ke lapisan lebih dalam dengan memancarkan energi.
Kemampuan
teori Bohr yang menjelaskan spektrum dari hydrogen atom, yakni telah diketahui
bahwa gas hydrogen jika dipanaskan pada tingkat kepanasan tinggi,
akanmengeluarkan cahaya dari suatu frekuensi tertentu. Nilai terbesar teori
Bohr tentang atomdari hipotesa sederhana tapi sanggup menjelaskan dengan
ketetapan yang mengagumkan tentang gelombang panjang yang persis dari semua
garis spektral (warna) yangdikeluarkan oleh hidrogen.
B.
Rumusan Masalah
Rumusan
masalah dalam pembuatan makalah ini adalah:
1.
Jelaskan Deskripsi Eksperimen
Frank dan Hertz?
2.
Jelaskan Proses Eksperimen
Frank dan Hertz?
C.
Tujuan
Tujuan
dari pembuatan makalah ini adalah:
1.
Mengetahui Deskripsi
Eksperimen Frank dan Hertz.
2.
Mengetahui proses Eksperimen Frank dan Hertz.
BAB II
PEMBAHASAN
A. Deskripsi
Sebuah atom dapat mengeksitasi ke tingkat energi di atas tingkat energi
dasar yang menyebabkan atom tersebut memancarkan radiasi melalui dua cara.
Salah satunya adalah tumbukan dengan partikel lain. Pada saat tumbukan,
sebagian dari energi kinetik pada partikel akan diserap oleh atom. Atom yang
tereksitasi dengan cara ini akan kembali ke tingkat dasar dalam waktu rata-rata
10-8 detik dengan memancarkan satu foton atau lebih. Cara lainnya
adalah dengan lecutan listrik dalam gas bertekanan rendah, sehingga timbul
medan listrik yang mempercepat elektron dan ion atomic sampai energi kinetiknya
cukup untuk mengeksitasi atom ketika terjadi tumbukan. Misalnya pada lampu neon
dan uap air raksa, medan listrik kuat yang terpasang antara elektroda dalam
tabung berisi gas menimbulkan emisi radiasi spektral karakteristik dari gas itu
yang ternyata merupakan cahaya berwarna kemerah-merahan (dalam kasus neon) dan
cahaya kebiru-biruan (dalam kasus uap air raksa) dalam percobaan ini
menggunakan uap air raksa sebagai media.
Mekanisme eksitasi yang berbeda terpaut jika sebuh atom menyerap sebuah
atom cahaya yang energinya cukup untuk menaikkan atom tersebut ke tingkat
energi yang lebih tinggi. Jika cahaya putih yang mengandung semua panjang
gelombang dilewatkan melalui gas hydrogen, foton dengan panjang gelombang yang
bersesuaian dengan transisi antara tingkat energi yang bersangkutan akan
diserap. Atom hidrogen yang tereksitasi yang ditimbulkannya akan memancarkan
kembali energi yang eksitasinya hampir saat itu juga, tetapi foton keluar dalam
arah yang rambang dengan hanya beberapa daya yang berarah sama dengan berkas
semula dari cahaya putih tersebut. Jadi garis gelap dalam spektrum absorbsi
tidak 100% hitam dan hanya terlihat hitam karena terjadi kontras dengan latar
belakang yang terang. Garis yang seharusnya dalam spektrum absorbsi setiap
unsur bersesuaian dengan garis pada spektrum emisi yang menyatakan transisi ke
tingkat dasar yang cocok dengan hasil eksperimen (Beisser, 1992).
B. Eksperimen
Frank dan Hertz
Pada tahun 1914 James Frank dan Gustav Hertz melaporkan energi yang
hilang akibat elektron yang melewati uap mercury, dan adanya pancaran sinar
ultraviolet dengan panjang gelombang 254 nm. Kemudian percobaan Frank-Hertz ini
dijadikan percobaan klasik untuk menjelaskaan teori kuantum (Leyboed,
internet).
Gambaran sederhana mengenai percobaan ini adalah sebagai berikut:
”Dalam
tabung elektron-elektron meninggalkan katoda karena dipanasi dengan sebuah
filamen pemanas, semua elektron kemudiaan dipercepat menuju sebuah kisi oleh
beda potensial yang diatur. Apabila energi elektron lebih besar dari pada Vo,
yaitu tegangan perlambat kecil antara kisi dan plat katoda maka elektron
dengan energi V eV (elekron volt) dapat menembus kisi dan jatuh pada plat
anoda. Arus elektron yang mencapai plat anoda tersebut dapat diukur menggunakan
ampermeter. Semakin banyak elektron yang mencapai anoda maka arus listriknya
akan lebih besar. Atom-atom dalam tabung saling bertumbukan akan tetapi tidak
ada energi yang dilepaskan dalam tumbukan ini. Jadi tumbukannya secara elastis
sempurna. Dan untuk menghasilkan terjadinya pelepasan energi, maka atom
mengalami transisi kesuatu keadaan eksitasi dan hal ini dapat dilakukan dengan
cara tabung elektron diisi dengan gas hidrogen, maka elektron akan mengalami
tumbukkan dan juga jika tegangan V dinaikkan lagi maka arus listriknya juga
akan ikut naik”.
Pada percobaan ini
menggunakan atom mercury atau raksa atau Hidrargium (80Hg200,6)
mempunyai sifat-sifat fisis sebagai berikut :
1. Bersifat
cair dan berwarna putih keperakan
2. Nonkunduktor
3. Logam
yang tidak dapat ditempa
4. Tidak
mengkilap
5. Titik
didih pada 630 oK
6. Titik
lebur pada 234 oK
Hydragyrum
atau raksa mempunyai konfigurasi sebagai berikut :
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p
4d 4f 5s 5p 5d 5f 6
Diagram tingkat-tingkat energi untuk air raksa. Dalam masing-masing
tingkat eksitasi satu elektron terluar berada dalam keadaan dasar, dan
pelambangan tingkat energi dalam diagram bersesuaian dengan elektron terluar
(Beiser,1987).
Frank dan Hertz menembaki uap berbagai unsur dengan elektron yang
energinya diketahui dengan memakai alat seperti yang terlihat pada gambar 2.1.
perbedaan potensial kecil Vo dipasang diantara kisi dan keping
pengumpul, sehingga setiap elektron yang mempunyai energi lebih besar dari
harga minimum tertentu memberi kontribusi (sumbangan) pada arus i yang melalui
ammeter. Ketika potensial pemercepat V bertambah, elektron yang datang pada
keping bertambah banyak dan arus i naik (Gambar 2.2). Sehingga atom-atom dalam
tabung saling bertumbukan akan tetapi tidak ada energi yang dilepaskan dalam
tumbukan ini. Jadi tumbukannya secara elastis sempurna.
Lebih jelasnya lihat gambar 2.3.
Percobaan akan siap jika rangkaian terlebih dahulu sudah di set dan
pipa lampu akan semakin panas dan temperatur oven juga akan sampai kira-kira
175° C dan memulai tegangan pada anoda untuk 0 V serta membuat Elektrometer
Keithleuy yang skalanya harus diperhitungkan, lalu tegangan diturunkan
sedikit demi sedikit sampai kita mendapatkan sinyal yang pasti pada
elektrometer lalu catat tegangannya setelah itu tegangan anoda itu juga
dinaikkan perlahan-lahan ( kenaikkan anoda maksimum 30 V ) maka elektrometer
itu akan menangkap perubahannya secara lambat karena untuk memberikan waktu kepada
reaksinya dan arus yang dipakai dari minimum sampai maksimum lalu catat
tegangan yang disesuaikan dengan arusnya.
Percobaan
Frank-Hertz adalah suatu eksperimen untuk menguji hipotesis Bohr. Neils Bohr
telah mengembangkan kekurangan dari teori yang dikemukakan oleh Rutherford pada
tahun 1913 melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen.
Penjelasan Bohr
tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford
dan teori kuantum dari Planck yang diungkapkan dalam 4 postulat, yaitu:
a. Hanya ada
seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom
hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron
dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.
b. Selama elektron berada dalam lintasan stasioner,
energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang
dipancarkan maupun diserap.
c. Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan
stasioner ke satu lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu
terlibat yang besarnya sesuai dengan persamaan ΔE=hυ
d. Lintasan elektron yang dibolehkan memiliki besaran
dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut.
Dengan demikian,
stuktur atom berdasarkan model atom Bohr adalah elektron dapat berada di dalam
lintasan-lintasan stasioner dengan energi tertentu. Dimana lintasan elektron
dapat juga dianggap sebagai tingkat energi elektron. Meskipun model atom Bohr
dapat menjelaskan kestabilan atom dan spektrum garis atom hidrogen, model atom
Bohr tidak dapat digunakan untuk menentukan spektrum atom berelektron banyak.
Jadi model atom Bohr tersebut memiliki kelebihan dapat menjelaskan bahwa atom
terdiri dari beberapa kulit untuk tempat berpindahnya elektron. Sedangkan
kelemahannya adalah tidak dapat menjelaskan efek zeeman dan efek
strack.
BAB III
PENUTUP
A.
Kesimpulan
1.
Percobaan Frank-Hertz adalah suatu eksperimen untuk menguji hipotesis
Bohr. Dimana, Neils Bohr telah mengembangkan kekurangan dari teori yang dikemukakan
oleh Rutherford pada tahun 1913 melalui percobaannya tentang spektrum atom
hidrogen.
2.
Percobaan Frank-Hertz mengggunakan sinar elektron yang dipercepat untuk
mengukur besarnya energi eksitasi pertama pada atom gas mercury (Hg). Elektron
yang dihasilkan dari proses termionik pada katoda akan dipercepat diantara
katoda dan anoda, dalam tabung uap-Hg elektron tersebut akan mengalami tumbukan
dengan atom hidrogen. Proses tumbukan yang terjadi meliputi tumbukan elstik dan
non elastik.
B.
Saran
Saya sadar dalam penyusunan makalah ini masih sangat jauh dari
kesempurnaan, maka dari itu saran dan bimbingan dari para bapak ibu dosen
selaku pembina, saya harapkan demi kesempurnaan karya penulis selanjutnya
DAFTAR PUSTAKA
Beiser,
Arthur. 1987. Konsep Fisika Modern. Jakarta: Erlangga..
Krane,
Kenneth. 1992. Fisika Modern. Jakarta: Universitas Indonesia.
Usuludin.1999.
Fisika.Klaten:Intan Pariwara.
0 komentar:
Posting Komentar