MAKALAH EKSPERIMEN FISIKA “Percobaan Franck-Hertz”
KATA PENGANTAR
Rasa syukurpatut kami panjatkanataskehadiratTuhan Yang
MahaEsa yang telahmemberikanrahmatdanhidayah-Nya, sertakemudahankepada kami
dalammenyusundanmenulismakalahEksperimenFisika 1.
Hal yang paling mendasar yang mendorong kami
menyusunmakalahiniadalahtugasdarimatakuliahEksperimenFisika 1,
untukmencapainilai yang memenuhisyaratperkuliahan.
Padakesempatanini pula kami
semuamengucapkanbanyakterimakasih yang takterhinggaatasbimbingandosendansemuapihaksehinggamakalahinidapat
kami selesaikandenganbaik.
Apabilaterdapatkesalahanmaupunkekurangandalammakalahini,
kami memohonmaaf yang sebesar-besarnya. Serta kami mengharapkan saran
maupunkritikdaripembaca, agar pembuatanmakalahkedepannyadapatlebihbaiklagi.
Makassar, Agustus2017
Kelompokpenulis
DAFTAR ISI
|
Kata Pengantar……………………….………………………......................
Daftar Isi……..……….…………………………………………………….
Bab I – Pendahuluan
A.
Sejarah……………………………………………………………….
B.
RumusanMasalah…………………………………………………....
C.
Tujuan………………………………………………………………..
Bab II – Isi……………………………………………………………………
A.
Teori………………………………………………………………….
B.
Analisis
Data/TeknikAnalisis……………………………………….
Bab III – Penutup
A.
Kesimpulan…………………………………………………………..
B.
Saran………………………………………………………………….
DaftarPustaka………………………………………………………………..
|
|
BAB I
PENDAHULUAN
A.
Sejarah
Perkembanganilmupengetahuanfisikakhususnya
yang menyangkutfisika atom mengalamikemajuan yang sangatpesatsetelah J.J.
Thomson menemukanpartikelelementer yang dinamakanelektron.
Penemuaninielektronmerupakanhal yang sangatpentingdalamfisika atom
sebabdenganpenemuaninitelahberhasilmengubahpendapat para ahlifisikapadasaatitu.
Atom
bukanlagimerupakanbagianterkecildarisuatuunsurkarenaternyatamasihbisadibagilagikedalambagian-bagian
lain diantaranyaialahelektron.
Bertitiktolakdaripenemuantersebutmulailah
para ahlifisikamereka-rekagambaran (model) atom yang Salah satu model atom
tersebutadalah model atom yang dikembangkanoleh Niels Bohr. Teori
atom Bohr memperkenalkanbahwaatom memiliki sebuah inti yang terdiri dari proton dan
neutron, serta elektron yang mengelilingi inti tersebut dan menempati kulit.
Kulit pada atom merupakan tempat elektron mengorbit sehingga sering disebut
orbital. Elektron dapat berpindah dari orbital dalam ke orbital luar dengan
menyerap sejumlah energi, yang sering disebut energi eksitasi. Saat elektron
berpindah dari obital luar ke orbital dalam, maka elektron tersebut kehilangan
sejumlah energi yang sebelumnya mempertahankan posisinya pada orbital asal.
Tahun
1914, James Franck dan Gustav Hertz keduanyabekerjabersama-sama di
InstitutFisikaUniversitas Berlin padatahun 1914. Baik James Franck dan Gustav
Hertz keduanyatertarikpadaperistiwaionisasisehinggamerekamembuatsebuahalat yang
dapatdigunakanuntukmempelajariionisasi gas ataupunuapolehelektron yang
dipancarkandarisebuahkawatmelalui proses pemanasan. James Franck dan Gustav Hertz melakukan sederetan
eksperimen yang membuktikan tentang kebenaran teori Bohr dan tentang eksitasi
atom. Percobaan inilah yang sering disebut percobaan Franck-Hertz. Disini Franck dan Hertz menggunakan gas yang dimasukan
didalam sebuah tabung dengan tekanan rendah dan didalamnya dilengkapi dengan
sebuah lempeng logam dan dua buah elektroda yang diberi beda tegangan tertentu
dan dihubungkan dengan multimeter. Apabila lempeng logam dipanaskan maka akan
terdapat elektron bebas yang tercipta dan kemudian digunakan untuk menumbuk
elektron yang dikandung oleh gas.Bila model atom bohr yang mengatakan bahwa
akan terjadi eksitasi elektron benar maka akan terjadi pembacaan arus listrik
didalam multimeter yang awalnya naik hingga suatu titik maksimum dan kemudian turun. Hasileksperimen yang
dilakukan James Franck dan Gustav Hertz berjalansesuaidenganharapan.
Mula-mulaarusnaikdengankenaikanpotensial U hinggatercapaisebuahnilaipotensial U0.
Setelahpotensial U0initercapai,
arusturunsecaradrastisdankemudianarusinisegerameningkatkembalipadategangan U= 2
U0danseterusnya. Nilai U0 yang dihitungoleh Franck dan
Hertz adalahsebesar 4,9 V.
B.
RumusanMasalah
Berapaenergieksitasi
atom Argon berdasarkanpercobaan Franck-Hertz?
C.
TujuanPercobaan
Percobaaninibertujuanuntukmengukurenergieksitasi
atom Argon berdasarkanpercobaan Franck-Hertz.
BAB II
ISI
A.
Teori
Padatahun 1914, franckdan hertz
melakukaneksperimendenganmenggunakantabungberisiuap air raksa.
Hasilpercobaanmerekamemperlihatkansecarajelasbuktikehadiransebuahkeadaaneksitasipada
4,9 eV. Apabilategangannyamerupakankelipatandari 4,9 eV
makatampaksuatupenurunanarus . danbertepatandenganituspektrumpancardariuap air
raksamemeperlihatkansuatugarisbenderang ultraviolet padapanjanggelombang 254 nm
yang berkaitandenganenergisebesar 4,9 eV
daninidapatterjadidaritransisianatarakeadaaneksitasidenganenergi 4,9 eV yang
samaketingkatdasarnya. [Suriani, 2014: 2]
Franck-Hertz
dalampercobaannyamenembakiuapberbagaiunsurdenganelektron yang
energinyadiketahui. PerbedaanpotensialkecilVodipasang di
antarakisidankepingpengumpulsehinggasetiapelektron yang
mempunyaienergilebihbesardariharga minimum tertentumemberikankontribusipadaarus
I yang melaluiamperemeter. Kemampuanelektronuntukmelewati grid
danmencapaianodadipengaruhioleh 3 faktor, yaitupotensialpemercepat,
potensialpenghalang, dankeadaantumbukananntaramolekul-molekul gas dalamtabung.
[Suriani, 2014: 2]
Padapercobaannya, James Franck dan
Gustav Heinrich Hertz menembakiuapmerkuri (Hg) denganelektron yang
energinyadiketahui. Skemapercobaan yang dilakukanolehfranckdan hertz
dapatdilihatpadagambardibawahini . Beda teganganVodipasangdiantarakisi G1 dan
G2 sehinggatiapelektron yang mempunyaienergilebihbesardariharga minimum
tertentumemberikontribusipadaarusIajugamembesar. [Istiqomah, 2014: 1]
Gambar 1. Rangkaianpercobaan Franck -Hertz
Dalamtabung,
tekananudararelatiflebihrendahdibandingkandengantekananudarapadalaboratoriumsehinggaelektrondidalamtabungdapatmenumbuk
atom Hg tanpakehilanganenergi.
Energikinetikkekaldalamtumbukanantaraelektrondansebuah atom uap,
elektronnyahanyaterpentaldalamarah yang berbedadenganarahdatangnya.
Olehkarenaitu, pada proses ini atom hampirtidakkehilanganenergi. Dengan kata
lain, tumbukanpadatabungbersifatelastiksempurna. Satu – satunyamekanisme agar
elektronkehilanganenerginyasetelahtumbukanialahbesarenergipenumbuktelahmencapaihargatertentumenyebabkan
atom Hg melakukantransisikeluardarikeadaandasarkekeadaantereksitasi.
Sehinggaberdasarkanpercobaan Franck – Hertz lakukan,
saatenergielektrontelahmencapaihinggamelampauiharga A eV, elektronakanmenumbuk
Hg secarainelastiksehinggaenerginyadiserapoleh atom Hg (yang kinitelahberadadidalamkeadaantereksitasi)
tersebutdenganbesarenergi yang sama, danelektronpenumbuk yang
terpantuldenganenergi yang sangatkecil. Dengan kata lain,
padasaatenergitelahmelampauiA eV makaaruspadakepingakanmenurun. Lalu,
seiringpembesaranhargateganganpemercepataruspadakepingakankembalimembesardanmenurunkembalisepertipadaperistiwadiatasyaitupadasaatenergi
2A eV dan 3A eV. [Istiqomah, 2014: 2]
Penjelasannya:
Saatteganganpemercepat V kembalidinaikanhingga 2A Volt,
makaelektronakankembalimenumbuk atom secarainelastiksehinggamengakibatkan atom
kembalitereksitasi. Sehingga,
elektronhasiltumbukantersebutkembalikehilanganenergisebesarA eV. Dan, Saat V
mencapai 3A Volt maupunkelipatan A Volt lainnya,
mekanismeserupaakankembaliterjadi. Tafsirandariefekiniadalahbahwaelektron yang
bertumbukandengan atom
memberikansebagianatauseluruhenergikinetiknyauntukmengeksitasi atom
ketingkatdiatastingkatdasar. sederetanpotensialkritisuntuk atom
tertentudidapatkandengancarasepertiitu. Jadi,
potensialtertinggidiperolehdaribeberapa kali tumbukandanmerupakankelipatandari
yang terendah.[Istiqomah, 2014: 2]
Hasilenergikritissebesar A eV
inijugaternyatamengemisikan atom sehinggamenimbulkanspektrum UV
ataufotondenganpanjanggelombangsebesar B nm, yang
jugamunculsaatenergikritissebesar A, 2A, dan3A
.Jarakantaraduapuncakberdekatanmerupakanbesarnyateganganeksitasi atom
(Ve). Energieksitasi atom
merupakanperkalianantaramuatanlistrikelektrondenganteganganeksitasiyaitu :
[Latief, 2016: 2]
Energiinidigunakanuntukbereksitasiketingkatenergi
yang lebihtinggidankemudiantereksitasikembalidenganmemancarkanfoton yang
memilikipanjanggelombang λ sehingga : [Latief, 2016: 2]
Eksperimeninikemudianmenjadibuktidariteori
model atom bohr yang menerangkanbahwaelektronharusmemilikienergi minimum
tertentuuntukdapatmelakukantumbukaninelastikdengan atom danenergi minimum
tersebutdapatdiartikansebagaienergidarisebuahkeadaaneksitasipada atom. [Latief,
2016: 2]
Franck-Hertz
mengamatispektrumemisiuapketikaditembakielektron. Dalamhaluap air
raksamerekamendapatkanbahwaenergielektron minimum 4,9 eV
diperlukanuntukmengeksitasigarisspektral air raksa 253,6 nm- fotoncahaya 253,6
nm berenergitepat 4,9 eV.Dengandemikian,
buktiawalenergidiskretdariberbagaikeadaan atom initidakhanyamengukuhkanasas-asasumum
model atom Bohr,
tetapijugamemperlihatkansecaralangsungkuantisasienergidariberbagaisistemfisis.[Latief,
2016: 2]
Gambar 2. Hasilpercobaan Franck-Hertz
denganmenggunakan air raksa.
Dari
gambardiatasdapatdilihatbahwaarusmenurunpada V=4,9 Volt; V=9,8 Volt (=2 x 4,9
Volt); V=14,7 Volt (=3 x 4,9 Volt). Bila model atom bohr yang mengatakan bahwa akan terjadi
eksitasi elektron benar maka akan terjadi pembacaan arus listrik didalam
multimeter yang awalnya naik hingga suatu titik maksimum dan kemudian turun.
Pada arus dengan titik maksimum tersebut akan dilihat tegangannya. Pada gambar
memperlihatkan secara jelas bukti kehadiran sebuah keadaan eksitasi pada 4,9
eV. Apabila tegangannya merupakan kelipatan dari 4,9 V, maka tampak suatu penurunan
pada arus. [Krane, 2014: 255]
B. Analisis
Data/ Teknik Analisis
Pengambilan data pada praktikum
Franck-Hertz adalah menggunakan osiloskop untuk menentukan teganganpada
rangkaian Fraanck-Hertz. Data yang diperoleh pada osiloskop ditampilkan dalam
bentuk gelombang seperti yang tampak pada gambar 2. Penentuan tegangan
dilakukan dengan melihat puncak gelombang, skala horizontal yang sejajar dengan
puncak gelombang tersebut merupakan nilai tegangannya. Namun, untuk tegangan V2
dan V3 harus terlebih dahulu dikurangkan dengan tegangan
sebelumnya, misal nilai V2 adalah nilai skala yang tertera dikurang
V1. Nilai tegangan yang diambil pada percobaan ini adalah sebanyak 3
yang kemudian akan dianalisis lebih lanjut, seperti berikut.
V1
= | ..... ±DV|
V2
= | ..... ±DV|
V3
= | ..... ±DV|
V =
Pada percobaan Franck-Herzt yang akan
dilakukan menggunakan atom Argon yang berbeda dengan percobaan Franck-Hertz
yang pada mulanya menggunakan uap dari air raksa atau atom Hg. Berdasarkan
literatur, nilai energi eksitasi atom argon yaitu sekitar 2.5 - 3.0 eV.
BAB III
PENUTUP
A.
Kesimpulan
franckdan hertz
melakukaneksperimendenganmenggunakantabungberisiuap air raksa, yang
kemudiandinamakanpercobaan Franck-Hertz. Hasilpercobaanmerekamemperlihatkansecarajelasbuktikehadiransebuahkeadaaneksitasipada
4,9 eV. Apabilategangannyamerupakankelipatandari 4,9 eV
makatampaksuatupenurunanarus . danbertepatandenganituspektrumpancardariuap air
raksamemeperlihatkansuatugarisbenderang ultraviolet padapanjanggelombang 254
nm.
B.
Saran
Kami
menyadaribahwamakalahinimasihjauhdari kata sempurnadanbanyakkesalahan. Untukitu
kami mohonmaafdankritikannya yang membangununtukperbaikanmakalahiniselanjutnya.
Semogamakalahinibisabermanfaat.
DAFTAR PUSTAKA
Istiqomah, Sarasati, Dkk. 2014.PengukuranEnergiEksitasidanPanjangGelombangFotonMenggunakanPercobaan
Franck-Hertz. Surabaya: LaboratoriumFisika Modern
DapartemenFisikaFakultasSainsdanTeknologiUniversitasAirlangga.
Krane, Kenneth. 2014. Fisika
Modern. Jakarta: UI-Press
Latief, Faried. 2016. Percobaan
Franck Hertz. Sumedang: DapartemenFisikaUniversitasPadjadjaran
Suriani, Dkk. 2014. Percobaan
Franck-Hertz. Makassar: LaboratoriumFisika Modern JurusanFisika FMIPA UNM
Post a Comment for "MAKALAH EKSPERIMEN FISIKA “Percobaan Franck-Hertz”"