SPEKTRUM
GARIS BERBAGAI JENIS ATOM
(TEORI
ATOM BOHR)
Abstrak.
Telah dilakukan eksperimen Spektrum Garis
Berbagai Jenis Atom dengan tujuan untuk menentukan panjang gelombang spektrum
garis atom gas mulia Helium (He) dan Neon (Ne) serta unsur logam natrium (Na). Pengambilan
data dilakukan dengan cara menghimpitkan garis vertical pada spectrometer
dengan garis warna yang terbentuk kemudian mengukur sudut yang dibentuk melalui
skala pada spectrometer. Berdasarkan hasil pengamatan diperoleh bahwa setiap
atom memancarkan spektrum warna yang berupa garis diskrit yang terdiri atas deretan
warna yaitu ungu, nila, biru, hijau, kuning, jingga, dan merah. Hasil analisis
data menunjukkan bahwa panjjang gelomabang spektrum warna tersebut
berturut-turut adalah Untuk pengamatan interval
spektrum garis warna kuning yang pada
atom Na diperoleh
yang menunjukkan
jarak yang sangat kecil antar spektrum warna kuning pada setiap orde sehingga
warna kuning pada atom natrium menjadi kuat dan lampu natrium pun menjadi
berwana kuning.
KATA
KUNCI: spektrum garis
atom, teori atom Bohr, panjang gelombang, sudut angular,
PENDAHULUAN
Spektrum emisi
yang dapat dihasilkan suatu atom dapat diamati dengan menggunakan alat
spektrometer, Spektrum
garis membentuk suatu deretan warna cahaya dengan panjang gelombang berbeda. Adanya
spektrum garis yang dihasilkan setiap unsur yang terdiri atas deretan warna
dengan panjang gelombang yang berbeda-beda pertama kali diamati pada gas hidrogen
oleh Niels Bohr. Pada
tahun 1900, J.J Thomson mengajukan model atom yang menyerupai roti kismis.
Menurut Thomson, atom terdiri dari materi bermuatan positif dan didalamnya
tersebar elektron bagaikan kismis dalam rotikismis.
Ernest Rutherford telah
dapat menunjukkan bahwa atom terdiri
dari sebentuk awan difus elektron bermuatan negatif
mengelilingi inti yang kecil, padat, dan bermuatan positif dengan
elektron-elektron mengorbit inti seperti layaknya planet mengorbit matahari.
Namun demikian, model sistem keplanetan untuk atom menemui beberapa
kesulitan. Pada tahun 1913, Niels Bohr, fisikawan berkebangsaan Swedia,
mengikuti jejak Einstein menerapkan teori kuantum untuk menerangkan hasil
studinya mengenai spektrum atom hidrogen. Bohr mengemukakan teori baru mengenai
struktur dan sifat-sifat atom. Teori atom Bohr ini pada
prinsipnya menggabungkan teori kuantum Planck dan
teori atom dari Ernest Rutherford yang dikemukakan pada tahun 1911[1].
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 karakterisktik gas tersebut. Cahaya dipancarkan dalam bentuk spektrum
garis dan bukan spektrum yang kontinyu. 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.
Spektrum garis membentuk
suatu deretan warna cahaya dengan panjang gelombang berbeda. Untuk gas hidrogen
yang merupakan atom yang paling sederhana, deret panjang gelombang ini ternyata
mempunyai pola tertentu yang dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan matematis. Spektrum garis atom hidrogen
berhasil dijelaskan oleh Niels Bohr, pada tahun 1913, kemampuan teori atom Bohr
menerangkan asal-usul garis spektrum merupakan salah satu hasil yang menonjol,
sehingga teori ini diterapkan pada spektrum atomik[1].
Eksperimen
ini selanjutnya dilakukan untuk melakukan pengamatan terhadap spektrum garis
yang dihasilkan dari berbagai jenis atom gas mulia dan gas logam serta
menentukan panjang gelombang dari setiap spektrum garis yang dihasilkan
atom-atom tersebut, beberapa atom yang diamati spektrumnya yaitu Helium (He),
Neon (Ne) dan Natrium (Na).
Pengamatan
dilakukan dengan menggunakan spektrometer optik
dan kisi untuk mengetahui besarnya sudut yang
dibentuk setiap spketrum warna yang akan dianalisis untuk memperoleh panjang gelombang dari setiap
deretan warna spektrum garis yang dihasilkan atom tersebut.
TEORI
Jika gas mulia dan uap logam yang bertekanan rendah (di bawah tekanan
atmosfer) dieksitasi, radiasi yang dipancarkan mempunyai spektrum yang berisi
panjang gelombang tertentu saja. Setiap unsur memperlihatkan spektrum garis
yang unik. Spektrometer
optik dapat dipakai untuk menentukan panjang gelombang spektrum garis dari atom
gas mulia dan uap logam.
Kisi digunakan untuk memisahkan garis spektrum. Cahaya
terdifraksidikisi, panjang gelombang yang sama mengalami
superposisi dan menghasilkan intensitas maksimum. Hubungan
antara difraksi dan panjang gelombang adalah linear (sin α ~ λ) pada spektrum normal. Kita dapat menentukan
panjang gelombang yang datang dari suatu cahaya yang melalui kisi dengan menggunakan
spektrometer. Persamaan
untuk menentukan panjang gelombang spektrum garis adalah
METODOLOGI
EKSPERIMEN
Alat yang
digunakan pada eksperimen iniyaitu: Spektrometer optik, Kisi Rowland,
Transformer, 6 V AC, 12 V Ac dan Universal Choke, 230 V, 50 Hz. Sedangkan bahan
yang digunakan yaitu: Spektrum lampu He, Na, dan Ne.
Metode penelitian dilakukan
dengan melakukan pengaturan atau penyetelan pada spektrometer optik sebelum
digunakan, selanjutnya dilakukan dua kali pengamatan yaitu: pertama, untuk
menentukan spektrum garis He dan Ne dan kedua, untuk Menentukan interval antara
dua baris Na-D
Pertama, untuk menentukan spektrum garis He, dilakukan
dengan memutar bagian teleskop pada spektrometer optik ke arah kanan secara
perlahan sehingga teramati garis warna pertama pada orde 1 (n = 1). Kemudian
mengimpitkan tanda benang vertikal pada teleskop dengan garis warna pertama dan
membaca penunjukan skala pada spektrometer sebagai θ kanan ,dengan
prosedur kerja yang sama mengamati garis-garis warna berikutnya pada orde yang
sama dan garis-garis warna berikutnya pada orde 2 (n=2) serta mencatat setiap
penunjukan skalanya sebagai θ kanan .
Selanjutnya memutar teleskop pada
spektrometer optik secara perlahan ke arah kiri dan mengulangi prosedur kerja
yang sama seperti pada pembacaan θ kanan serta membaca masing-masing
penunjukan skala pada spektrometer sebagai θ kiri , untuk pengamatan
spektrum garis Ne dilakukan dengan mengganti spektum lampu He dengan spektrum
lampu Ne dan mengulangi prosedur kerja yang sama saat pengamatan spektrum garis
He.
Kedua, untuk Menentukan interval
antara dua baris Na-D dilakukan dengan menganti lampu Ne dengan lampu Na.
Kemudian memutar teleskop ke arah kanan sampai teramati garis warna kuning pada
orde 1 dan orde 2 serta membaca masing-masing penunjukan skala pada
spektrometer sebagai θkanan, selanjutnya memutar teleskop ke arah
kiri sehingga teramati garis warna kuning pada orde 1 dan orde 2 serta membaca masing-masing penunjukan skala pada spektrometer sebagai θkiri
.
HASIL
EKSPERIMEN DAN ANALISA DATA
Hasil Pengamatan
NST
Spektrometer = 1/60o = 0,02o
N = 600
lines/mm = 6 x 10-4 lines/nm
Kegiatan Pertama
TABEL 2.Hasil Pengamatan Spektrum Garis Atom He
Orde spektrum
|
Warna spektrum
|
θkanan (ᵒ)
|
θkiri (ᵒ)
|
∆α(ᵒ)
|
Ungu
|
15,80
|
16,50
|
32,30
|
|
Nila
|
16,80
|
16,70
|
33,50
|
|
Biru
|
17,10
|
18,10
|
35,20
|
|
1
|
Hijau
|
17,82
|
17,90
|
35,72
|
Kuning
|
20,56
|
21,60
|
42,16
|
|
Jingga
|
24,10
|
24,30
|
48,40
|
|
Merah
|
25,60
|
26,10
|
51,70
|
|
Ungu
|
33,10
|
33,50
|
66,60
|
|
Nila
|
35,08
|
35,10
|
70,18
|
|
Biru
|
36,40
|
37,20
|
73,60
|
|
2
|
Hijau
|
37,80
|
37,80
|
75,60
|
Kuning
|
43,80
|
46,40
|
90,20
|
|
Jingga
|
51,32
|
53,90
|
105,22
|
|
Merah
|
51,70
|
54,90
|
106,20
|
TABEL 3. Hasil Pengamatan Spektrum Garis Atom Ne
Orde spektrum
|
Warna spektrum
|
θkanan (ᵒ)
|
θkiri (ᵒ)
|
∆α(ᵒ)
|
Ungu
|
15,80
|
16,60
|
32,40
|
|
Nila
|
15,90
|
18,20
|
34,10
|
|
Biru
|
17,20
|
18,70
|
35,90
|
|
1
|
Hijau
|
17,80
|
19.70
|
37,50
|
Kuning
|
19,90
|
21,10
|
42,00
|
|
Jingga
|
21,50
|
22,70
|
44,20
|
|
Merah
|
23,00
|
24,20
|
47,20
|
|
Ungu
|
32,40
|
35,26
|
67,66
|
|
Nila
|
35,80
|
36,80
|
72,60
|
|
Biru
|
38,80
|
40,06
|
78,86
|
|
2
|
Hijau
|
39,20
|
43,08
|
82,28
|
Kuning
|
42,50
|
48,74
|
91,24
|
|
Jingga
|
43,80
|
50,44
|
94,24
|
|
Merah
|
46,90
|
56,44
|
103,34
|
Kegiatan Kedua
TABEL 4. Hasil Pengamatan Spektrum Garis Atom Na
Orde Spektrum
|
Warna Spektrum
|
θ(ᵒ)
|
∆α(ᵒ)
|
|
θkanan(ᵒ)
|
θkiri(ᵒ)
|
|||
1
|
Kuning
|
20,80
|
20,90
|
41,70
|
2
|
Kuning
|
45,40
|
46,60
|
92,00
|
Pembahasan
Eksperimen spektrum garis berbagai jenis atom (He, Ne
dan Na) dengan teori atom bohr dilakukan dengan mengamati spektrum garis yang dihasilkan
oleh atom He dan Ne, serta menentukan interval spektrum garis warna kuning yang
dihasilkan oleh atom Na. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa setiap atom menghasilkan spektrum garis emisi yang
berbentuk spektrum garis diskrit dengan deretan warna mulai dari ungu, nila,
biru, hijau, kuning, jingga, hingga merah.
Lebih
jelasnya, dapat dilihat tabel perbandingan panjang gelombang yang diperoleh
dari eksperimen dengan nilai referensi seperti yang dicantumkan dalam tabel 5
dibawah ini.
TABEL
5. Analisis
perbandingan panjang gelombang secara eksperimen dan referensi
No
|
Warna spektrum
|
|||||
1
|
Ungu
|
400 nm
|
||||
2
|
Nila
|
445 nm
|
||||
3
|
Biru
|
475 nm
|
||||
4
|
Hijau
|
510 nm
|
||||
5
|
Kuning
|
570 nm
|
||||
6
|
Jingga
|
590 nm
|
||||
7
|
Merah
|
650 nm
|
||||
*catatan: Panjang gelombang
spektrum warna berdasarkan eksperimen diperoleh dari rata-rata spektrum warna
pada setiap orde lampu He dan Ne.
Tabel diatas menunjukkan bahwa besarnya panjang
gelombang yang diperoleh dari hasil eksperimen jauh dari panjang gelombang
secara teori
Panjang gelombang spektrum warna yang dihasilkan atom di
atas ditentukan dengan mengukur sudut antar garis spektrum yang terbentuk (spektrum
kanan dan kiri pada orde yang sama). Analisis data menunjukkan nilai panjang
gelombang yang berbeda-beda untuk masing-masing warna. Berdasarkan tabel 5 juga
dapat dilihat bahwa panjang gelombang dari spektrum kecil kebesar adala
berturut-turut ungu, nila, biru, hijau, kuning, orange, dan merah, hal ini
berlaku untuk spektrum atom He dan Ne, baik pada orde 1 dan orde 2.
Pengamatan
interval panjang
gelombang spektrum
warna kuning yang dihasilkan oleh atom Na diperoleh
. Nilai ini menunjukkan bahwa jarak antar warna kuning pada
setiap orde dalam atom Na adalah sangat kecil hingga orde nanometer, sehingga
kerapatan ini menyebabkan lampu natrium lebih terang dengan warna kuning
lembut. Interval panjang gelombang terkecil dalam spektrum warna setiap atom
akan menentukan warna pancaran dari atom tersebut.
SIMPULAN
Berdasarkan
hasil eksperimen dapat disimpulkan bahwa panjang
gelombang spektrum garis suatu atom dapat ditentukan dengan mengukur sudut yang
dibentuk oleh setiap spektrum warna pada spektrometer yang disebut juga sudut
angular. Besarnya panjang gelombang setiap spektrum warna berbeda-beda dengan
warna spektrum ungu yang memiliki panjang gelombang paling kecil dan warna spektrum
merah yang panjang gelombangganya paling besar. Interval dari garis spektrum
akan menentukan warna pancaran atom. Semakin kecil interval spektrum warna
tersebut maka atom tersebut akan semakin cenderung memiliki warna yang sama
dengan warna spektrum itu.
REFERENSI
[1]Beiser, Arthur. 1995. Konsep
Fisika Modern. Erlangga. Jakarta
[2]Subaer, dkk. 2013. Penuntun
Praktikum Eksperimen Fisika I Unit Laboratorium Fisika Modern Jurusan Fisika
FMIPA UNM
Silhakn download versi lengkapnya DISINI