percobaan frank Hertz

LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA EKSPERIMEN I PERCOBAAN FRANCK - HERTZ

Disusun oleh:

Nama

: Nurhayati Bhak Bh akti ti Yud uda a Per Perwi wira ra

(H1C006049) (H1C (H 1C00 0060 6050 50))

Hari/T Hari/Tangg anggal al Praktiku Praktikum m

: Sabt Sabtu, u, 1 Nove November mber 2008 2008

Peng Pengum umpu pula lan n Lapo Lapora ran n

: Sabt Sabtu, u, 22 Nove Novemb mber er 2008 2008

Asisten

: Riyanto, S.Si

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN FAKULT AKULTAS SAINS DAN TEKNIK TE KNIK JURUSAN MIPA-FISIKA PURWOKERTO 2008

Titles you can't find anywhere else

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.







PERCOBAAN FRANCK-HERTZ Oleh: Nurhayati (H1C006049) Bhakti Yudha Yudha Perwira (H1C006050)

ABSTRAK

Laporan ini bertujuan untuk menggunakan kurva Franck-Hertz serta memahami peristiwa penyerahan energi yang tidak kontinu dari elektron bebas pada atom mercury. Untuk menghasilkan terjadinya pelepasan energi, mka atom mengalami transisi ke suatu keadaan eksitasi. eksitasi. Metode Metode yang digunakan adalah menggunakan menggunakan tabung Franck Franck Hertz dan set up eksperimen eksperimen Franck Franck Hertz seperti seperti pada gambar 1 dan 3. Data Data hasil hasil pengamatan pengamatan diolah dengan menggunakan program exel dan selanjutnya dibuat grafik hubungan antara tegangan pemercepat dengan arus anoda. Kurva Franck-Hertz pada U1 = 1,5 V; U3 = 3,0V memberikan hasil EHg adalah 4,85 volt. Dan menurut referensi EHg adalah 4,9 volt. Grafik yang diperoleh sesuai dengan referensi. Kata kunci : Eksitasi atom, penyerahan energi, kurva Franck-Hertz.

ABSTRACT

For produce discharge of energy transfer, so atom realize transition to excitation condition. Mechanism of energy transfer can happened at inelastic crash between electron







University, Purwokerto .The objectives are study Franck-Hertz curve and discontinue energy transfer from free electron to mercury atoms. Curve of Franck-Hertz at U1 = 1,5V; U3 = 3,0V give result of E Hg Hg is 4,85 volt. And according to reference of E Hg is 4,9 volt. Key word: Atom excitation, absorbs of energy, Franck-Hertz curve







I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Leukipos dan Demokritos dua ilmuan yang mengembangkan konsep atom. Mereka menyatakan bahwa atom bagian terkecil suatu zat/partikal yang tidak dapat dibagi lagi. Konsep ini bertahan hingga abad XIX. Pada akhir abad ke XIX banyak ilmuan yang berusaha mengungkap rahasia atom (Usuludin, 1999) . Teori atom Bhor memperkenalkan memperkenalkan atom sebagai sejenis sejenis miniatur miniatur planit planit mengitari mengitari matahar matahari, i, dengan dengan elektr elektronon-ele elektr ktron on mengel mengelili ilingi ngi orbitny orbitnyaa sekita sekitarr bagian bagian pokok, pokok, tapi tapi dengan perbedaan yang sangat penting. Bilamana hukum-hukum fisika klasik mengatakan tentang perputaran orbit dalam segala ukuran, Bhor membuktikan bahwa elektron-elektron dalam 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) tertententu 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 Bhor yang menjelaskan spektrum dari hydrogen atom, yakni telah diketahui bahwa gas hydrogen jika dipanaskan pada tingkat kepanasan tinggi, akan mengeluarkan cahaya dari suatu frekuensi tertentu. Nilai terbesar teori Bhor tentang atom dari hipotesa sederhana tapi sanggup menjelaskan dengan ketetapan yang mengagumkan tent tentang ang gelom gelomban bang g panja panjang ng yang yang persi persiss dari dari semu semuaa gari gariss spekt spektra rall (war (warna) na) yang yang dikeluarkan oleh hidrogen Tetapi teori Niels Bohr terdapat kekurangan dan harus diganti secara mekanika kuantum, agar ketelitian ketelitian dan kegunaannya lebih besar. besar. Berdasarkan permasalahan inilah, pada tahun 1914 ilmuwan ilmuwan bernama James Franck Franck dan Gustav Hertz melakukan sederetan eksper eksperime imen n yang yang membukt membuktika ikan n kebenar kebenaran an teori teori Bohr Bohr yakni yakni juga juga mengen mengenai ai kehadi kehadiran ran







1.2 Tujuan

Dengan dilaksanakannya praktikum ini tujuan yang ingin dicapai adalah: 1. Mampu Mampu mengg menggunak unakan an kurva kurva FranckFranck-Her Hertz tz 2. Memaham Memahamii perist peristiwa iwa penyerah penyerahan an energi energi yang yang tidak tidak kontinu kontinu dari dari elektr elektrononelektron bebas kepada atom mercury (raksa).







II. DASAR TEORI

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 listrik dalam gas bertekanan bertekanan rendah, sehingga 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 raks raksa, a, meda medan n list listri rik k kuat kuat yang yang terp terpas asan ang g anta antara ra elek elektr troda oda dalam dalam tabun tabung g beris berisii gas menimbulkan emisi radiasi spektral karakteristik dari gas itu yang ternyata merupakan cahaya berwarna kemerah-merahan kemerah-merahan (dalam kasus neon) dan cahaya cahaya kebiru-biru kebiru-biruan an (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 tingkat energi energi yang yang bersan bersangkut gkutan an akan disera diserap. p. Atom Atom hidrog hidrogen en yang yang tereks tereksita itasi si yang 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 belaka belakang ng yang yang terang terang.. Garis Garis yang yang seharu seharusny snyaa dalam dalam spektr spektrum um absorb absorbsi si setiap setiap unsur unsur bersesuaia bersesuaian n dengan garis pada spektrum spektrum emisi yang menyatakan menyatakan transisi ke tingkat tingkat dasar yang cocok dengan hasil eksperimen (Beisser, (Beisser, 1992).









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 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 ener energi gi yang yang dile dilepa pask skan an dalam dalam tumbuk tumbukan an ini. ini. Jadi Jadi tumb tumbuka ukanny nnyaa seca secara ra elas elasti tiss sempurna. Dan untuk menghasilkan terjadinya pelepasan energi, maka atom mengalami transisi transisi kesuatu keadaan eksitasi dan hal ini dapat dilakukan dilakukan dengan cara tabung elektron diisi diisi dengan dengan gas hidrog hidrogen, en, maka maka elektr elektron on akan akan mengala mengalami mi tumbukk tumbukkan an dan juga juga jika jika tegangan V dinaikkan lagi maka arus listriknya juga akan ikut naik. Pada Pada percoba percobaan an ini menggu menggunaka nakan n atom atom mercury mercury atau raksa raksa atau atau Hidrar Hidrargium gium (80Hg200,6) mempunyai sifat-sifat fisis sebagai berikut : 1. Bersif Bersifat at cair cair dan berwa berwarna rna puti putih h kepera keperakan kan 2. Nonk Nonkun undu dukt ktor or 3. Logam Logam yang yang tida tidak k dapat dapat ditemp ditempaa 4. Tidak idak meng mengki kila lap p 5. Titik itik did didih ih pad padaa 630 630 oK 6. Titik itik leb lebur ur pad padaa 234 234 oK







III. METODE PERCOBAAN

Frank dan Hertz menembaki uap berbagai unsur dengan elektron yang energinya diketahui dengan memakai alat seperti yang terlihat pada gambar 1. perbedaan potensial kecil Vo dipasang diantara kisi dan keping pengumpul, sehingga setiap elektron yang mempun mempuny yai ener energi gi lebi lebih h besar besar dari dari harga harga mini minimu mum m tert terten entu tu memb member erii kont kontri ribu busi si (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). Sehingga atom-atom dalam tabung saling bertumbukan akan tetapi tidak ada energi yang dilepaskan dalam tumbukan ini. Jadi tumbukannya secara elastis sempurna. G1

G2

c

f Uf f k

A U1

U2

U3

-+

-+

+-

Gambar 1. Diagram Tabung Frank-Hertz

IA

S

UA







Lebih jelasnya lihat gambar 3.

Gambar 3. Diagram alat percobaan Franck-Hertz Gambar 6. Diagram alat percobaan Franck-Hertz

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 harus dipe diperh rhit itung ungka kan, n, lalu lalu tega teganga ngan n

ditu dituru runk nkan an sedi sediki kitt demi demi sedi sedikit kit sampa sampaii kita kita

mendapa mendapatka tkan n sinya sinyall yang yang pasti pasti pada elektr elektrome ometer ter lalu lalu catat catat teganga teganganny nnyaa setela setelah h itu tegangan anoda itu juga dinaikkan perlahan-lahan ( kenaikkan anoda maksimum 30 V )







3.2 Alat Dan Bahan 1. 1 tabu tabung ng Frank Frank Hert Hertzz 2. 1 rangk rangkaa samb sambung ung untuk untuk tabung tabung 3. 1 tabu tabung ng ove oven n lis listr trik ik 4. kabe kabell pen pengh ghub ubun ung g 5.

Osiloskop kop

6. Mult Multim imet eter er

3.3 Cara Kerja

Menyusun peralatan seperti gambar 3. Memasukkan tabung Frank-Hertz dalam kerangkanya dan memanaskannya dalam tabung oven sampai 110 V. Mengatur U1 dan U3 sehingga sehingga diperoleh diperoleh kurva Franck-Her Franck-Hertz tz pada layar osiloskop. osiloskop. Memvariasi Memvariasi nilai U2 untuk setiap kenaikan 0,2 V hingga 24 V dan mencatat besarnya arus IA pada tabel pengamatan dan membuat grafik eksitasi energi mercury.







Diagram Alir Percobaan Franck Hertz

Mulai

Menyusun peralatan

Menunggu lampu power suplly berwarna hijau (110 V)

Mengatur nilai U1dan U3 hingga diperoleh kurva Franck-Hertz

Mencatat nilai IA untuk masing-masing variasi nilai U2 (0, 0.2, 0.4, …, 24 volt)









IV.HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Pengam Pengamatan atan UA (V) 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 34

IA (mA) 41.0 41.2 41.4 41.5 41.7 41.8 41.9 42.3 42.4 42.6 42.9 42.7 42.6 42.8 43.1 43.3 43.5 44 0

UA (V) 8.2 8.4 8.6 8.8 9.0 9.2 9.4 9.6 9.8 10.0 10.2 10.4 10.6 10.8 11.0 11.2 11.4 11 6

IA (mA) UA (V) IA (mA) 46.0 16.2 56.0 47.1 16.4 55.6 48.9 16.6 55.0 50.0 16.8 55.0 49.9 17.0 54.9 51.0 17.2 55.0 51.0 17.4 55.3 52.0 17.6 55.5 53.0 17.8 55.7 54.0 18.0 55.9 53.1 18.2 56.0 54.1 18.4 56.3 53.9 18.6 56.7 53.1 18.8 56.9 52.0 19.0 57.0 50.7 19.2 57.5 50.4 19.4 57.7 50 5 19 6 57 8







4.2 Hasil dan Perhitungan Perhitungan

Grafik Grafik Hubungan Tegangan Tega ngan Pemercepat dengan Arus Anoda 70.0 60.0

) A 50.0 m ( a d 40.0 o n A 30.0 s u r A 20.0 10.0 0.0

Series1







 U54

=Puncak V – Puncak IV = 24,2V – 18,8 =5,4V

 Urata =

EHg

∑  U  5  5,8  3,2  5,4  4,85 V

=ex

n

 Urata

5

= 4,9 eV

4.3 Pembaha Pembahasan san

Dari Dari percob percobaan aan yang yang dilaku dilakukan kan diketah diketahui ui bahwa bahwa fenome fenomena na tumbuk tumbukan an antara antara elektro elektron n dengan dengan atom atom mercury mercury terjad terjadii saat saat katoda katoda dipana dipanasi si sebuah sebuah filame filamen n pemanas pemanas,, sehingga semua elektron dipercepat menuju kisi oleh beda potensial V yang dapat diatur.







elastik (lenting) yang berlangsung dengan energi kinetik kekal. Dari hasil percobaan dapat dilihat bahwa pada setelah atom mengalami eksitasi maka arusnya akan turun. Besarnya nilai EHg untuk masing – masing puncak berdasarkan referensi adalah 4,9 eV dan hasil dari percobaan yang telah dilakukan adalah :  U21 =

5

 U32 =

5,8

 U43

= 3,2

 U54 =

5,4

 Urata-rata =

4,9 V , EHg = 4,9 eV

Nilai EHg menunjukan menunjukan energi energi yang diperlukan untuk mempromosika mempromosikan n elektron elektron atom gas merkury merkury ketingkat ketingkat yang yang lebih lebih tinggi tinggi pada saat saat bertum bertumbuka bukan. n. Setela Setelah h nilai nilai perhitungan grafik dibandingkan dengan nilai referensi, ternyata hasil yang didapat hampir sama.







DAFTAR PUSTAKA

Modern. Jakarta: Erlangga.. Beiser, Arthur. Arthur. 1987. Konsep 1987. Konsep Fisika Modern. Hartono,dkk. 2007. Panduan 2007. Panduan Praktikum Fisika Eksperimen I.Purwokerto:MIPA. I.Purwokerto:MIPA. Krane, Kenneth. 1992. Fisika 1992. Fisika Modern. Jakarta: Universitas Indonesia. Usuludin.1999. Fisika. Usuludin.1999. Fisika.Klaten:Intan Klaten:Intan Pariwara.

percobaan frank Hertz

Recommend Documents