LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA ATOM & INTI Judul
:
Potensial eksitasi dan ionisasi pada atom
helium (He) Nama Praktikan : NIM
:
Y. Prian Budi Purwanto 091424008
Tujuan : •
Menun Menunjuk jukkan kan penyera penyerapan pan tenaga tenaga oleh atom atom dalam dalam transisi transisinya nya dari tingkat tenaga rendah ke tingkat lebih tinggi ternyata diskrit.
•
Menunjukkan adanya tingkat – tingkat tenaga yang diskrit dalam kulit atom.
•
Mene Menent ntuk ukan an poten potensi sial al – poten potensia siall eksit eksitasi asi dan dan ionis ionisasi asi pada pada atom atom helium.
Alat – alat yang dipakai : •
Tegang Tegangan an
potens potensiom iomete eter r
adal adalah ah
seb sebagai agai
sumb su mber er
tega tegan ngan gan
pemercepat (tegangan anoda) dan pemanas (tegangan filament). •
Baterai 3 volt
•
Filamen berfun berfungsi gsi untuk untuk mengh menghasil asilkan kan electron electron termal. termal. Tegang Tegangan an Filamen adalah tegangan yang digunakan untuk memanaskan lempeng logam (katoda). Besar tegangannya + 4 volt DC dengan kuat arus 1,5 A.
•
Anoda
berfun berfungsi gsi untuk untuk memper mempercep cepat at pancar pancaran an electron electron yang yang
menumbuk menumbuk atom helium helium dalam tabung . Tegangan Tegangan anoda/pemercepa anoda/pemercepatt adal adalah ah
tega tegan ngan gan
menc mencap apai ai
sasa sasara ran n
untu untuk k dan dan
memp memper erce cepa patt memp mempun unya yaii
elec electr tron on
tena tenaga ga
supa supaya ya
yang yang
elec electr tron on
cuku cukup. p.
Besa Besarr
tegangannya + 0 – 30 volt DC dengan kuat arus 10 mA. •
Katoda adalah sebagai tempat asal elektron-elektron.
•
Kolektor adalah sebagai pengumpul pengumpul elektron-elektr elektron-elektron on yang berasal dari katoda.
•
Tabung Trioda TEL 532 : Tabung kaca berisi gas helium
Kawat
berbentuk
gelang
yang berfungsi sebagai kolektor
electron-elektron yang berasal dari katoda. •
Microampere berfungsi untuk mengetahui banyak sedikitnya electron yang sampai pada kolektor
Prosedur percobaan:
Gamabar Susunan Alat Praktikum
A
++ -
+
Kolektor Anoda
Filamen dan dan Katoda
Sebelum rangkaian dipasang : 1.
Periksalah apakah perlengkapan dan
alat dalam
keadaan
baik.
Tegangan filamen harus 4 volt DC dan arus 1,5 ampere. Tidak boleh lebih. 2.
3.
Pasanglah rangkaian percobaan seperti gambar di atas. Naikkan tegangan pemercepat sedikit demi sedikit dan amatilah arus yang terbaca pada mikroampere.
4.
Catatlah nilai arus yang terlihat pada microampere untuk setiap nilai tegangan pemercepat.
5.
Buat grafik hubungan antara arus kolektor dan tegangan. Dan tentukan potensial-potensial eksitasi serta potensial ionisasinya
Dasar Teori : Untuk mengeksitasikan suatu atom-atom gas ke tingkat tenaga yang lebih tinggi ada beberapa cara. Antara lain dengan cara : •
Memanaskan atom itu pada temperatur tinggi,
•
Menyinari atom dengan cahaya yang tenaganya sesuai dengan tenaga aksitasi atom,
•
Menempatkan atom pada medan listrik yang cukup kuat,
•
Menembaki/menumbuki atom itu dengan partikel/electron. Pada percobaan ini, atom yang dipakai sebagai sasaran adalah
Helium(he), sedang partikel penembak adalah elektron yang berasal dari keping logam yang dipanaskan oleh filamen(pemanas). Elektron –elektron ini diberi tegangan pemercepat agar sampai ke sasaran dan mempunyai tegangan. Bagian dalam tabung kaca berisi gas Helium dan dilengkapi dengan kawat berbentuk gelang yang berfungsi sebagai kolektor /pengumpul elektronelektron dari katoda. Dari kolektor elektron akan bergerak menuju anoda melalui mikroampere dan potensiometer. Atom helium mempunyai dua proton dalam intinya dan dikelilingi oleh dua buah elektron. Elektron-elektron pada kulit atom mempunyai lintasan tertentu dan menempati tingkat-tingkat energi tertentu.
Dalam
tabung gelas TEL 532 terdapat sejumlah besar atom-atom gas Helium, dan elektron –elektron dari katoda. Ada sebagian elektron yang menumbuk atom Helium dan sebagian langsung menuju kolektor. Ketika tegangan pemercepat rendah, jumlah elektron –elektron masih sedikit dan tenaga kinetisnya kecil. Tumbukan yang terjadi masih bersifat elastis karena eelktron tidak kehilangan tenaga kinetisnya. Tumbukan ini membuat elektron terpantul-pantul dan akhirnya menuju kolektor juga. Jika tegangan pemercepat diperbesar hingga tegangan kinetik elektron sama dengan tenaga eksitasi atom helium, maka tumbukan yang terjadi adalah tumbukan non elastis karena semua tenaga
elektron diserap oleh atom helium untuk mengeksitasikan dirinya. Sehingga hanya sedikit elektron yang tidak menumbuk atom yang dapat sampai ke kolektor . hal ini terlihat dengan menurunnnya simpangan mikroampere secara tajam sekali. Jika tegangan pemercepat terus diperbesar diatas tegangan eksitasi atom helium pertama, maka elektron penembak setelah menumbuk masih kelebihan tenaga berupa tenaga kinetik elektron, sehingga elektron-elektron ini mampu mencapai kolektor. Jika tegangan pemercepat terus dinaikkan , maka akan terjadi proses eksistasi yang kedua kalinya. Setelah eksitasi kedua, tegangan pemercepat masih bisa dinaikkan lagi, dan jika tegangan ini cukup tinggi dan sama dengan tegangan ionisasi atom helium maka elektron-elktron penembak ini mampu melepaskan elektron-elektron yang berada pada kulit atom Helium. Akibatnya elektron-elektron penembak kekurangan tenaga sehingga tidak dapat mencapai kolektor. Dan bila tegangan dinaikkan lagi maka baik elektron yang berasal dari katoda dan elektron yang lepas dari kulitnya semuanya akan sampai kolektor dan arus pada mikroampere akan naik secara besar-besaran. Jika sebuah tabung hampa tidak memiliki gas isian maka pada tabung hampa ini tidak terjadi proses tumbukan dan karenanya tenaga dari elektron yang berasal dari katoda tidak mengalami pengurangan.
Data dan Analisis :
Tegangan pemercepat V a no 1 2 3 4 5 6 7 8 9
(volt) 10 11 12 14 16 18 21 22 23
Kuat arus I (μA) 10 11 12 13 14 15.5 26.5 21.5 26.5
10
24
27
Dari data yang diperoleh kemudian dapat dibuat grafik hubungan antara I dan Va Grafik Hubungan antara I dan Va
Pembahasan : Pada percobaan tersebut saat kita menaikkan tegangan pemercepat, terlihat bahwa arus pada mikroamperemeter juga akan mengalami kenaikan hal ini bisa terlihat dari hasil pengamatan yang disusun pada tabel. Tapi tepat pada angka 22 volt jarum pada arus mikroamperemeter mengalami penurunan dari 26.5 – 21.5 ( pada peristiwa ini terjadi eksitasi tingkat pertama). Dan
akhirnya atom helium terionisasi ketika tegangan pemercepat sebesar 27 volt. Tegangan pemercepat tidak dapat diperbesarkan lagi sehingga jarum mikroampere tidak dapat bergerak lagi.. Menurunnya jarum amperemeter menjadi indikator bagi kita untuk menentukan potensial eksitasi pada atom helium ini. Dan naikknya jarum secara drastis juga menandakan proses ionisasi walau pada grafik kita liat bahwa jarum menurun dan tidak bergerak lagi. Tapi kita bisa mengambil kesimpulan bahwa di saat tegangan tinggi terakhir maka potensial ionisasi telah terbentuk. Keanehan tadi disebabkan karena electron-elektron yang dari anoda menumbuk gas isian dimana energy elektron-elektron tadi lebih besar dibanding energy eksitasi gas isian sehingga energy dari electronelektron tadi diserap oleh gas isian untuk mengeksitasi gas isian itu sendiri. Itu yang menyebabkan kenapa jarum pada mikroamper menunjukkan penurunan angka dan akan naik lagi. Dari eksperimen yang telah dilakukan terlihat bahwa ketika tegangan pemercepat dinaikkan terus-menerus, jarum mikroampere juga terus bergerak naik, pada satu suatu saat dititik tertentu jarum akan turun, kemudian naik lagi dan akhirnya turun lagi. Ini menunjukkan bahwa tingkat tenaga dalam kulit atom Helium adalah diskrit atau tidak kontinue.
Kesimpulan : Dari Hasil percobaan yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa : Dengan praktikum ini maka kita bisa melihat penyerapan tenaga dalam
atom helium adalah diskrit dan tidak kontinu. Dalam kulit atom terdapat tingkat-tingkat tenaga yang diskrit. Pada percobaan ini terjadi potensial eksitasi Helium pada saat tegangan
menunjukkan angka 20 volt. Dan helium terionisasi pada tegangan 28 volt. Angka
potensial eksitasi dan ionisasi tergantung pada tegangan
pemercepat.
Disaat
jarum
amperemeter
turun
disaat
itulah
besar
tegangan
pemercepat sama dengan tegangan eksitasi atom helium dititik tsb.
Pada saat jarum aperemeter naik maka pada saat itu besar tegangan pemercepat sama dengan potensial ionisasi
Hal yang terjadi pada peristiwa tumbukan antara atom-atom dengan
partikel/ion/elektron antara lain : 1.
Ketik Tenaga kinetis electron penembak < energi eksitasi electron gas, maka : Sebagian electron langsung ke kolektor,
•
•
Sebagian electron menumbuk electron gas helium, namun bersifat elastis sempurna karena energi kinetiknya tidak cukup untuk eksitasi pertama, jadi meskipun electron menumbuk gas helium, electron penumbuk tidak kehilangan energi sama sekali
2.
Ketika tenaga kinetis electron penembak = energi eksitasi pertama electron gas, maka: •
Tumbukan bersifat tidak elastis
•
Tenaga kinetis electron penumbuk diserap semuanya oleh atom helium untuk mengeksitasi dirinya
•
Hanya electron yang tidak menumbuk atom helium yang sampai ke kolektor
•
Jumlah electron yang sampai ke kolektor menurun drastis, nampak pada penurunan simpangan jarum microampere saat percobaan
.
Ketika tenaga kinetis electron penembak > energi eksitasi pertama electron gas, maka : •
Setelah bertumbukan dengan gas helium electron penembak masih memiliki tenaga kelebihan. Kelebihan tenaga ini berupa energi kinetic dan bila cukup besar akan sampai pada kolektor
•
Hal ini ditunjukkan dengan simpangan jarum microampere yang semakin naik
4.
Ketika tenaga kinetis electron penembak = energi eksitasi kedua electron gas helium, maka : •
Gejalanya akan sama bila tenaga kinetis electron penembak = energi eksitasi pertama electron gas helium
5.
Tenaga pemercepat = tenaga ionisasi •
Energi kinetic electron penembak menumbuk menumbuk electronelektron atom helium dan kehilangan energi kinetic sebesar energi ionisasi electron atom helium
•
Electron penembak kehilangan energinya sehingga tidak mencapai kolektor
•
6.
Simpangan jarum microampere mengalami penurunan
Tenaga pemercepat > tenaga ionisasi •
simpangan jarum microampere mengalami peningkatan yang tajam
•
electron yang sampai kolektor berasal dari electron penembak dan dari electron yang lepas dari kulit gas helium.
