1PERCOBAAN 1SINAR KATODA IA. TUJUAN1. Mempelajari pengaruh medan magnetik terhadap sinar katoda2. Mempelajari pengaruh medan listrik terhadap sinar katoda3. Menyelidiki jenis muatan listrik sinar katoda4. Mempelajari pengaruh medan magnetik dan medan listrik terhadap sinar katodaB. ALAT DAN BAHAN1.meEksperimental Apparatus 4. Power Supply Heater2. Power Supply Helmholtz Coils 5.Power Supply Deflektor Plat3. Power Supply Accelerating Voltage 6. VoltmeterC. TEORI RINGKASDalamtabungsinarkatodaterdapatelektrodanegatif(katoda)danelektrodapositif(anoda). Jika katoda dipanaskan oleh heater (pemanas) dan antara Anoda (A) dan Katoda (K)dipasang sumberteganganyangbeda potensialnya (VAK),makadariKatodaakanterpancarsinarkatodamenujukeAnoda. Sinarkatodamula-muladiamdenganenergipotensial yangdinyatakanolehrumus Ep=VAKe,kemudian sinarkatoda tersebut bergerakmenujukeAnoda dengan energikinetik2Kmv21E = . Dengan cara menyamakanrumusenergipotensial dan kinetik dapat diperoleh rumus kecepatan sinar sinar katoda, yaitume 2VvAK= ................................................................. (1)Jikasebuahmuatanlistrikbermuatan q danbermassam,bergerakmelintasimedanmagnetikB dengankecepatanv tegaklurusterhadapB, maka muatantersebutbergerakdengan lintasan berbentuk lingkaran yang jari-jarinya R. Pada kasus ini, gaya Lorentz = gayasentripetal. Kecepatan muatan listrik dapat diperoleh melalui proses berikut ini :RmvBqv2=mBqRv = ...........................................................................(2)Selanjutnyajika muatanlistrik yang bergerakmelintasisuatu daerah yangdipengaruhiolehmedanlistrik (E) danmedanmagnetik (B) adakemungkinan muatan tersebuttetapbergerak lurus, apabilagayaCoulomb=gayaLorentz.Kecepatanmuatanlistriktersebutdapat diperoleh melalu proses berikut ini :qE = B q vBEv = ..............................................................................(3)2D. LANGKAH PERCOBAAN1. Untukmenjagakeselamatanalat percobaan,makadianjurkanteganganmelaluiheater maksimum 6,3 volt, tegangan pemercepat elektron antara Anoda dan Katoda(VAK) maksimum 300 volt,padaHemholtzCoilsmaksimum9voltdanantarakedua plat deflektor (VAB) maksimum 35 volt.2. Apabilafilamenheatertelahpijar,putarlah tombolpengaturtegangantinggi VAKsecaraperlahan-lahan,sehinggakelihatansinarkatodamerambatlurus. Catatbedapotensial VAK3. Letakkanlah Switch pada posisi bertanda e/m (atas)4. Kumparan Helmholtz Coils adalah kumparan pembangkit medan magnetik.5. Mula-mula pasanglaharaharusyangmelaluikumparan Helmholtz,sehingga arahmedanmagnetik mendekatipengamat. Putarlahsecaraperlahan - lahan saklarpengaturteganganpada kumparan HelmholtzCoils,sehingga sinarkatodamenyimpang dariarahnyamula-mula. Amatilaharahpenyimpangansinarkatodadalammedanmagnetik. Gambarlaharahpenyimpangan sinarkatoda ke dalamdaftar pengamatan.6. Tukarlaharah arusyangmelaluikumparan Helmholtz,sehinggaarahmedanmagnetikmenjauhipengamat. Amatilaharahpenyimpangansinarkatodadalammedanmagnetik Gambarlaharahpenyimpangan sinarkatoda ke dalamdaftarpengamatan.7. Naikkanlahsecaraperlahan-lahanteganganpadaHelmholtzCoilsdanjikaperluputarlah sakhlarpengaturtegangan VAK,sehinggalintasansinarkatodaberbentuksebuahlingkaranberjari-jariR1. UkurlahbesarnyaR1,kuat arusyangmelaluikumparan i1dan1AKV . Catatlah ke dalam daftar pengamatan Tabel 1.18. Naikkanlagisecaraperlahan-lahanteganganpadaHelmholtzCoils,tetapiVAKdibuattetap. UkurlahbesarnyaR2dan kuatarusi2. Catatlahke dalamdaftarpengamatan Tabel 1.19. Naikan lagi VAKmenjadi2AKV , tetapi tegangan padaHelmholtz Coils dibuat tetap.Ukur jari-jari lintasan R3dan VAK. Catatlah kedalam daftar pengamatan Tabel 2.110. Geserlah Switch ke arah bertanda deflection plates (bawah)11. Platdeflektor adalah kapasitorkepingsejajar yang berfungsisebagaipembangkitmedan listrik.12. Putarlahsakhlarpengaturtegangan padaplat deflektor secaraperlahan-lahan danjikadiperlukanaturlah teganganVAK,sehinggasinarkatodamenyimpangdariarahnya mula-mula. Amatilah arah penyimpangan sinar katoda dalam medan listrik.Catatlah arah penyimpangan sinar katoda ke dalam daftar pengamatan.13. Tukarlaharahpolaritassumberteganganpadaplatdeflektor. Amatilaharahpenyimpangan sinar katoda dalam medan listrik. Catatlah arah penyimpangan ini kedalam daftar pengamatan.14. Pasanglaharah teganganpada kumparan HelmholtzCoils,sehinggamenghasilkanmedan magnetik yang arahnya mendekati pengamat. Kemudian pasanglah arahteganganpadaplatdeflektor (VAB), sehinggaarahmedanlistrikdariplatbagianbawah menuju ke plat bagian atas.15. Putarlah secaraperlahan - lahan masing-masing saklar pengaturtegangan padakumparan HelmholtzCoils danpengaturteganganpadaplatdeflektor, sehinggalintasansinarkatodamenjadilurus. Padasaatini GayaLorentz = GayaCoulomb.CatatlahVAK,VABdankuataruslistrik i yangmelaluikumparanHelmholtzCoils,ke dalam Tabel 2.2 pada percobaan 2.31.2.TABEL 1.1PERCOBAANKEVAK(volt)i(A)R(m)123E. TUGAS DAN PERTANYAAN1. Berdasarkanarahpenyimpangansinarkatoda baik didalam medanlistrikmaupunmedan magnetik,a. Terdiri dari jenis muatan listrik apakah sinar katodab. Gambarkankaedahtangankiriuntuksinarkatodayangbergerakdi dalammedan magnetik2. Berdasarkandatadalam Tabel 1.1, bagaimanakah pengaruhkuatarusmelaluikumparan Helmholtz Coils terhadap jari-jari lintasan R.Apa kesimpulannya3. JikabesarkuatmedanmagnetikBberbandinglurusdengankuataruslistrikiyangmelalui kumparan Helmholtz, maka berdasarkan data dalam Tabel 1.1a. Bagaimanakah pengaruh kuat medan magnet B terhadap jari-jari lintasan R.b. Bagaimanakah pengaruh beda potensial VAKterhadap jari-jari Rc. Bagaimanakah pengaruh beda potensial VAKterhadap kecepatan sinar katoda4. Buktikanlah rumus (1), rumus kecepatan sinar katoda adalahme 2VvAK=5. Buktikan rumus (2),rumus kecepatan sinar katoda yang bergerak melingkar di dalammedan magnetik B adalahmBeRv =Buktikanlah rumus (3), rumus kecepatan sinar katoda yang bergerak lurus di dalam medanmagnetik B dan medan listrik E adalahBEv =+ + +++. . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . .. . . . . . . .x xx x x x x x xx xx x x x x x xx xx x x x x x xx xx x x x x x x- - - - -- - - - -+ + +++4PERCOBAAN 2SINAR KATODA IIA. TUJUAN1. Menghitung besarnya medan magnetik B yang dihasilkan oleh dua buahkumparan Helmholtz Coils, jika dialiri arus listrik i2. Menghitung nilaimeuntuk elektronB. ALAT DAN BAHAN1.meEksperimental Apparatus 4. Power Supply Accelerating Voltage2. Power Supply Heater 5. Voltmeter dan Ammeter3. Power Supply Helmholtz Coils 6. Power Supply DeflektorC. TEORI RINGKASUntukmenghasilkanmedanmagnetikhomogen, makameEksperimentalApparatusmenggunakan dua buah kumparan Helmholtz Coils yang masing-masing terpisah pada jarakAB, terdiri dari N lilitan, berjari-jari a dan dialiri arus listrik i, seperti gambar di bawah iniMenurutHukumBiot-Savart, besarnyainduksimagnetik dB padatitikPyangdihasilkan oleh kumparan Hemholtz Coils (A) adalah2rdl sin ik dB =, )2r sin a 2 ik B =ir 2aB320= ...................................................................................(1)rxaPA Br2=a2+ x2AB = 2 x5Olehkarenaterdapat2kumparan HelmholtzCoils yangmasing-masingterdiridariNlilitan, maka persamaan (1) menjadiirN aB320= ................................................................................(2)Elektron bermuatane danbermassam bergerak dengankecepatanv melintasimedanmagnet B, maka elektron tersebut bergerak dengan lintasan berbentuk lingkaran dengan jari-jari R, maka berlaku rumusBRvme= .....................................................................................(3)Denganmensubstitusikanharga v dalampersamaanme 2VvAK= kepersamaan(3)sehingga diperoleh persamaan2 2AKR B2Vme= .................................................................................(4)D. LANGKAH PERCOBAAN1. Ukurlah jarak pisah antara kedua kumparan Helmholtz Coils, yaitu jarak AB, sehinggajarak x dapat ditentukan dengan rumus AB21x =2. TentukanlahjumlahlilitankumparanHelmholtzCoils yangdigunakan,kemudianukurlah jari-jari lingkaran, dinyatakan dengan a.3. Berdasarkan data pada langkah 1 dan 2, hitunglah r dengan rumus2 2x a r + =4. Jikakuatarusitelahdiperoleh,hitunglahbesar medanmagnetik Bdenganmenggunakan rumus iA.mWb10 x 7,8 B24 = .Catatlah hasilnya ke dalam Tabel 2.15. Isilah Tabel 2.1, berdasarkan data dalam Tabel 1.1 pada percobaan 1TABEL 2.1.PENGHITUNGAN HARGAe/m ELEKTRONPERCOBAANKEVAK(volt)i(A)B(Wb/m2)R(m)e/mC/kg1236TABEL 2.2. SINAR KATODA TETAP BERGERAK LURUS,WALAUPUNDIPENGARUHI MEDAN MAGNETIK DAN MEDAN LISTRIKe/mC/kgVAK(volt)VAB(volt)i(A)B(Wb/m2)v(m/s)E. TUGAS DAN PERTANYAAN1. Buktikanlah rumus (1), yaitu : ir 2aB320=2. Buktikanlah rumus (2), yaitu : irN aB320=3. Jika ternyata jumlah lilitan kumparan Helmholtz Coils adalah N = 130 lilitan, makadenganmenggunakanrumus(2)dandatadalamTabel2.1buktikanlah bahwaiA.mWb10 x 7,8 B24 =4. Buktikanlah rumus (3), yaitu:BRvme=5. Buktikanlah rumus (4), yaitu :2 2AKR B2Vme=6. Berdasarkan data dalam Tabel 2.1, hitunglah hargamerata-rata7. Jika massa elektron9,1 x 10-31kg,hitunglah muatan elektron e8. BerdasarkandatadalamTabel 2.2,padasaatsinarkatoda masih tetap bergeraklurus, walaupun dipengaruhi oleh medan magnetik B dan medan listrik E, hitunglaha. Kuat medan listrik Eb. Jarak pisah antara kedua plat deflektor7PERCOBAAN 3INTERFEROMETERA. TUJUAN1. Mempelajari prinsip terjadinya interferensi2. Mempelajari prinsip kerja interferometer yang digunakan dalam percobaanMichelson-Morley3. Menghitung panjang gelombang sinar laser yang digunakanB. ALAT DAN BAHAN1. Pembangkit Laser He-Ne 3. Mikrometer Skrup2. 3 buah lensasetengah cermin 4. Bangku OptikC. TEORI RINGKASGambar di bawah ini menunjukkan diagram jalannya sinar laser pada percobaan untukmenunjukkan peristiwa interferensi. Sinar laser dari sumbernya diarahkan ke cermin A. Sinardari cermin A ada yang diteruskan ke cermin B dan adapulayang dipantulkan ke cermin C.OlehcerminCsinardipantulkanke layarsetelahmelaluicerminA.OlehcerminBsinardipantulkan ke cermin A,dan selanjutnya oleh cermin A sinar dipantulkan ke layar.. Jadi pada layar setiap saat datang dua buah gelombang yang frekuensinya sama besar.Akibatnya pada layar terjadi pola interferensi berbentuk lingkaran-lingkaran terang dan gelapBpolafringesLayarSUMBERLASSERAC8yang disebut fringe (rumbai). Jika cermin C digeser mendekati cermin A sejauh x =21kalipanjang gelombang atau21 , maka beda lintasan antara dua gelombang antara cermin A danlayar adalah sebesar , sehingga terjadi satu kali perubahan pola rumbai dari keadaan terangke keadaan terang kembali atau dari keadaan gelap ke keadaan gelap kembali. Dalam hal inidisebut m = 1. Oleh karena itu berlaku rumus :m x21 = (1)Untukmengukurbedalintasanantarakeduagelombangdigunakanmikrometerskrupyangdihubungkan ke cermin C. Pada mikrometer skrup terdapat skala utama dan nonius.Setiapskalautamabernilai0,625mm=0,025inci,sedangkansetiapskalanoniusbernilai0,025mm=0,001inci.Nilaiskalainiharusdikonversikandenganfaktorkoreksikelipatan 0,1. Dengan demikain rumus (1) menjadi m 20 x = .................................................................(2)dengan m adalah jumlah terjadinya perubahan rumbai dari keadaan terang menjadi kekeadaan terang kembali atau terjadinya perubahan rumbai dari keadaan gelap menjadi kekeadaan gelap kembali.D. LANGKAH PERCOBAAN1. Tempatkan posisi sumber laser dan cermin A, B dan C seperti gambar di atas2. Tempatkan 0 skala nonius pada 0 skala utama, kemudian hidupkan sumber laser.3. Aturlahposisi masing-masing sumberlaser,cerminA,BdanC,kemudianaturlah2buahskruppadacerminC,sehinggaduagelombangcahayayangdatangpadalayartepatberimpitsatusamalain untukmenghasilkanpolarumbai.Jikapadalayartelahterjadipola rumbai,hati-hatilahdalammemutarmikrometerskrup,agarposisibangku optik tetap terhadap posisi sumber laser.4. Ketika memutar nonius, terjadilah perubahan pola rumbai dari gelap menjadi terang.5. Putarlah nonius hingga pola rumbai pada layar terjadi 20 kali terang (m = 20 ).6. Bacalahbesar skala yangditunjukkanolehmikrometerskrup, kemudianhitunglah x. Selanjutnyahitunglahpanjanggelombang sinarlaseryangdigunakandenganmenggunakan rumus (2). Catatlah hasilnya ke dalam Tabel 1.17. Ulangi langkah 6,untuk m = 30, 40, 50 dan 60.TABEL 1.1PercobaankeM skalamikrometer x(mm)(nm)1 202 303 404 505 60E. TUGAS DAN PERTANYAAN1. Jelaskan syarat terjadinya pola terang dan pola gelap pada rumbai2. Hitunglah harga rata-rata panjang gelombang sinar laser dinyatakan dalam nm9PERCOBAAN 4EFEK FOTOLISTRIK IA. TUJUAN1. Mempelajari syarat terjadinya Efek Fotolistrik2. Memahami pengertian beda potensial henti3. Mempelajari pengaruh intensitas cahaya terhadap Efek Fotolistrik4. Mempelajari pengaruh intensitas cahaya terhadap beda potensial hentiA. ALAT DAN BAHAN1. PlancksConstant Measuring Instrumen2. Filter Cahaya3. Kertas MilimeterC. TEORI RINGKASEfek fotolistrik adalah peristiwa terpancarnya elektron-elektron dari suatu permukaanlogam,ketika permukaan logam tersebut disinari dengan cahaya.Voltmeter (V) berfungsi untuk mendeteksi beda potensial (VAK) antara anoda A dankatodaK.BesarVAKdapatdivariasikandenganmengaturhambatanR.Galvanometer(G)berfungsi untuk mendeteksiarus listrikyang mengaliar melalui rangkaian. Jikaarus listrikmengalirmelaluirangkaianberartiadanyaelektron-elektronyangkeluardariplatKdanbergerak melintasi ruang vakum menuju plat A.10KKetika VAKdijadikan nol, ternyataarus listrik masih juga mengalir.Kemudian ketikaVAKdijadikan bernilai negatif terhadap anoda A, ternyata arus listrik yang mengalir menjadiberkurang.Kemudian VAKnegatifituterusdiperbesarsehinggaaruslistrikyangmengalirmenjadinol.Padasaatini VAKdisebutdenganbedapotensial henti(Vo)ataupotensialpenghalangbagielektronuntukmenujukeanodaA.Hasilkali(Voe)merupakanenergikinetik maksimum elektron, yaitu2maks 0 maks Kmv21e V E = =Kemudianketikaintensitascahayayangdigunakandivariasikan,ternyatanilaipotensialhentiVotetap.Berartienergifotoncahayayangdatangpadalogamdigunakanuntuk membebaskan elektron dari logam katoda (Wo)dan selebihnya untuk memberi energipada elektron tersebut (EK). Oleh karena itu rumus efek fotolistrik adalah :E = Wo+ EK maksD. LANGKAH PERCOBAAN1. SebelumON/OFFdihidupkan, tempatkan tombolLightIntensitypadaposisiOff.Pasanglah salahsatufiltercahayadiantaraselfotolistrikdansumbercahaya. Makindekatposisisumbercahayaterhadapselfotolistrikmakinbesarintensitascahayayang diterima oleh sel fotolistrik tersebut.2. Tempatkan sumber cahaya pada posisi agak dekat terhadap sel fotolistrik3. UntukmengukurVAKgeserSakhlarDisplayModekearahVoltage(V),sedangkanuntuk mengukur arus fotolistrik geser Sakhlar Display Mode ke arah Current ( A).4. UntukmemperolehVAKnegatif geserSakhlarVoltageDirectionkearah(-),sedangkan untuk memperoleh VAKpositip geser e arah ( + ).5. CatatlahposisisumbercahayaterhadapselfotolistrikdanpanjanggelombangfilterAGVVOLTAGEDIRECTIONBerkas cahayaMonokhromatikAnoda (A)Katoda (K)(A)11cahaya yang akan digunakan kedalam Tabel 4.1.6. HidupkanON/OFFdantempatkantombolLightIntensitypadaskalasedangsaja,geserSakhlarDisplayModekearahCurrent( A),geserposisiSakhlarVoltageDirectionkearahtanda(-)danaturposisi tombol voltageadjustor(pengaturtegangan VAK)padaskalaminimum,sehingga diharapkan voltmetermenunjukkanangka nol.7. Putarlahsecaraperlahan-lahantombolVoltageAdjustorsearahputaranjarumjam,sehingga kuat arus fotolistrik menjadi 0.8. Pada saat ini geserlah Sakhlar Display Mode ke arah Voltage (V),kemudian bacalahberapa beda potensial VAK. Catatlah hasilnya kedalam Tabel 4.1.9. Sekarang putarlah secara bertahap tombol Voltage Adjustor ke arah berlawan putaranjarumjam,sehinggamencapaiskalaminimum.Catatlahkuataruspadasetiapperubahan VAK.10. Geser Sakhlar Voltage Direction ke arah (+) dan tempatkan knob voltage adjustor(pengaturtegangan VAK) tetappada skalaminimum,kemudianputarlahsecarabertahap tombol Voltage Adjustor searah putaran jarum jam. Catatlah kuat arus padasetiap perubahan VAKkedalam Tabel 4.1.11. Ulangi langkah 1 s.d 9, tetapi sumber cahaya ditempatkan pada posisi agak jauh.TABEL 4.1PANJANGGELOMBANGCAHAYANOPOSISISUMBERCAHAYABEDAPOTENSIALVAKKUAT ARUSFOTOLISTRIK1Agak Dekat2Agak JauhE. TUGAS DAN PERTANYAAN1. BerdasarkandatadalamTabel4.1,bagaimanakahpengaruhjaraksumbercahayaterhadap kuat arus foto listrik yang dihasilkan. Mengapa demikian. Jelaskan2. LukislahgrafikyangmenyatakanhubunganbedapotensialVAKterhadap kuatarusfotolistrik untuk masing-masing pengamatan.3. Darigrafikyangdiperoleh,bagaimanakahpengaruhintensitascahayaterhadapbedapotensial henti4. Berdasarkanhasilanalisadata,tentukanlahbesarpotensialhentiuntukcahayayangdigunakan, dinyatakan dalam eV12PERCOBAAN 5EFEK FOTOLISTRIK IIA. TUJUAN1. Mempelajari hubungan energi foton cahaya terhadap beda potensial henti.2. Melukis grafik beda potensial henti terhadap frekuensi cahaya3. Menghitung konstanta Planck4. Menghitung energi ambang bahan sel fotolistrik yang digunakanB. ALAT DAN BAHAN1. PlancksConstant Measuring Instrument2. Beberapa Filter Cahaya 3. Kertas MilimeterB. TEORI RINGKASGambar di bawah ini adalah grafik hubungan beda potensial henti Voterhadapfrekuensi cahaya yang digunakan. Gradien garislurus adalahTelah diperoleh bahwa rumus efek fotolistrik adalahE = Wo+ EK maksEK maks= E - Wo= hf hfo= h (f fo)o oW hf e V =eWfehVoo =Grafikgaris lurusbeda potensial henti Voterhadap frekuensi fakan memotong sumbuhorizontalpadanilaifrekuensiambangfodanmemotongsumbuvertikalpadanilai Vo.Dengandemikiandapatditentukanbesarenergiambang WoberdasarkanrumusooVeW = .Gradiengarislurusadalah tg = f Veho= , sehingga e f Vho= , dengan h=kontantaPlanck dan e = muatan elektron= 1,6 x 10-19CKarenaEK=Voe,makagrafikEKterhadapfrekuensifjugabebentukgarislurus yanggradien garis lurusnya adalah f EhKmaks=Vof0 fo f f-Vo Vo f V tgo=13D. LANGKAH PERCOBAAN1. SebelumON/OFFdihidupkan, tempatkan tombolLightIntensitypadaposisiOff.Pasang filtercahayared diantaraselfotolistrikdansumbercahaya. Tempatkansumbercahayapadaposisiyang tetap. Catatlahpanjanggelombangyangterterapada filter cahaya.2. UntukmengukurVAKgeserSakhlarDisplayModekearahVoltage(V),sedangkanuntuk mengukur arus fotolistrik geser Sakhlar Display Mode ke arah Current ( A).3. UntukmemperolehVAK(negatif) geserSakhlarVoltageDirectionkearah( - ),sedangkan untuk memperoleh VAK(positip) geser Sakhlar Voltage Direction ke arahminus ( + ).4. HidupkanON/OFFdanaturtombolLightIntensitypadaskalayang tetap. GeserSakhlarDisplayModekearahCurrent( A) dan SakhlarVoltageDirectionkearahtanda (-) dan tempatkan posisi tombol voltage adjustor ( pengatur tegangan VAK) padaskalaminimum,sehinggadiharapkanvoltmetermenunjukkanangkanol. Catatlahkuat arus fotolistrik mula-mula.5. Putarlah secara pelan pelan tombol voltage adjustor ( pengatur tegangan VAK) searahputaran jarum jam, hingga kuat arus menjadi 0. Geser Sakhlar Display Mode ke arahVoltage(V) kemudian bacalah berapabesar teganganVAKnegatip(bedapotensialhenti) kedalam Tabel 5.16. Ulangi langkahno.1 s.d 5,tetapi masing-masing menggunakan filter-filter lainnya.TABEL5.1N0WARNAFILTERCAHAYA(nm)f( x 1014Hz )KUAT ARUSMULA-MULABEDAPOTENSIALHENTI12345E. TUGAS1. Filtermanakahyangmenghasilkankuatarusmula-mulayangterbesar.Jelaskanapakesimpulannya2. Bagaimanakah pengaruh frekuensi foton cahaya terhadap beda potensial henti.3. Dengan menggunakan kertas milimeter, berdasarkan data dalam Tabel 5.1, plot grafikbeda potensial henti (Vo) terhadap frekuensi (f)4. Berdasarkangrafikyangdiperoleh,hitunglahnilaifrekuensiambang(fo),energiambang (Wo) dan konstanta Planck (h)14PERCOBAAN 6SPEKTRUM ATOM IA. TUJUAN1. Mengamati spektrum atom yang dihasilkan oleh beberapa jenis gas2. Mempelajari Rumus Emperis BalmerB. ALAT DAN BAHAN1. Catu Daya Sumber tegangan tinggi (HVT)2. Kisi Difraksi3. Teropong dan Kolimator4. Tabung spektrum H2, He,Ne , N2dan Hg5. Statif Pemegang Tabung SpektrumC. TEORI RINGKASSpektrumemisiadalahbeberapapanjanggelombangelektromagnetikyangdipancarkan oleh suatu zat. Berdasarkan kepada jenis zat yang memancarkan spektrum, makaterdapatduajenisspektrum,yaituspektrumkontinyudanspektrumemisi.Alatuntukmenyelidiki spektrum disebut spektrometer.Spektrumgarisadalahgelombang-gelombangelektromagnetikdenganpanjanggelombangyangdiskrit(terputus-putus)berbentukgaristerangwarna-warnidenganlatarbelakanggelap.Spektruminidihasilkanolehsumbercahayadarilucutanmuatanlistrikdidalamtabungberisigasbertekananrendah.Atomgasyangseringdigunakanmisalnyahidrogen,helium,nitrogendanairraksa.Panjanggelombang-panjanggelombangdalamsuatu spektrum garis adalah sifat khas dari atom yang memancarkan spektrum tersebut.Dalamtahun1884JohannBalmer,ketikamempelajarispektrumsinartampakyangdipancarkangashidrogen,menemukanbahwapanjanggelombangbeberapagarisdalamspektrum gas hidrogen berlaku rumus emperis Balmer, yaitu :(6.1)n merupakan bilangan bulat yang bernilain = 3,4,5, .........Oleh karena itu spektrum sinar tampak disebut Deret Balmer.DenganmenggunakanSpektrometerkisidifraksidapatmengukurbesarpanjangsetiapwarna cahayadengan menggunakan rumus = d sin (6.2)d = tetapan kisi = sudut hamburan, )4 nnnm 364,622=15D. LANGKAH PERCOBAAN1. Nyalakan tabung spektrum berisi H2, He,Ne , N2dan Hgsecara bersamaan. Catatwarna dasar yang dipancarkanolehmasing-masingtabung gas.Amatilahspektrumyang dihasilkan oleh masing-masing gas dengan menggunakan kisi difraksiCatatlah dalah Tabel 6.12. Tulis dalam Tabel 6.2 nama tabung gas jenis kisi difraksi yang akan digunakan3. Hitunglah tetapan kisi difraksi dengan rumusN1d =4. Pasanglahtabungspektrumpadasumbertegangan sepertipadagambardiatas.Hidupkan sumber tegangan tinggi dan kemudian putarlah tombol pengatur tegangan,sehingga tabung spektrum dapat menyala.5. Sebelummemasangkisidifraksi,aturlahposisiteropongsehinggateropongmembentukgarislurusterhadapkolimator. Padasaatiniakanterlihatwarnadasardan besar sudut hamburan adalah = 0o.6. Pasang kembali kisi difraksi kemudian putarlah posisi teropong ke kiri atau ke kanansehinggaterlihatspektrum. Aturlahposisiterpongsehinggasalahsatuwarnacahayaberimpitdengangarisvertikalberwarnahitam dalamteropong.Catatwarna cahayatersebut dan amati besar sudut hamburan .7. Hitunglahpanjanggelombang( )untukmasing-masingwarnayangdiamatidenganmenggunakan rumus (6.2)8. Untukmembandingkanhargapanjanggelombangyangdiperolehpadalangkahpercobaan No. 7,gunakan rumus emperis Balmer (6.1)denganketentuann=3 untukwarnamerah,n=4untukwarnabiru,n=5untukwarna nila dan n = 6untuk warna ungu.TABEL 1NAMAGASWARNADASARKEADAAN SPEKTRUMMENGGUNAKAN KISI DIFRAKSIH2He16NeN2O2HgTABEL 2Nama Tabung Spektrum :WarnaJenisKisi(N)TetapanKisi(d)SudutHamburan( )PanjangGelombangEksperimenPanjangGelombangEmperis BalmerE. TUGAS DAN PERTANYAAN1. Apa kesimpulan berdasarkan data dalam Tabel.6.12. Berdasarkan data dalam Tabel 6.2, bandingkan antara besar panjang gelombang yangdiperolehsecaraeksperimendanbesarpanjanggelombangyangdiperolehberdasarkan rumus emperis Balmer3. Tentukan rumus emperis Balmer untuk masing-masing warna yang diamati4. Warnacahayaapakahyangtermasukkedalammasing-masing deretBalmerI,deretBalmer II, deret Balmer IIIdan deret Balmer IV17PERCOBAAN 7SPEKTRUM ATOM IIA. TUJUAN1. Mempelajari rumus Ritz dan Rydberg-Ritz untuk beberapa jenis gas2. Menghitung nilai konstanta RydbergB. ALAT DAN BAHAN1. Sumber tegangan tinggi.2. Kisi Difraksi3. Teropong dan Kolimator4. Tabung spektrum H2, He,Ne , N2dan Hg5. Statif Pemegang TabungC. TEORI RINGKASSehubungandenganrumusemperisBalmer,makaRydberg Ritz,memberikankebalikan panjang gelombang yang berlaku umum untuk unsur lainnya, sebagai...............................(7.1)Untukatomhidrogen,makaZ=1danmuatanintiatomadalahZe,makaRdalampersamaandiatasdisebutkonstantaRydberg,sehinggarumusRydberg-Ritzuntuksinartampak menjadi........................................(7.2)Berdasarkankebalikanpanjanggelombangspektrumsinartampakberdasarkanrumusemperis Balmer dapat diperoleh :...........................................(7.3)D. LANGKAH PERCOBAAN1. Tulisdalam Tabel 7.1 namatabungspektrumdanjeniskisidifraksiyangakandigunakan.2. Hitunglah tetapan kisi difraksi dengan rumusN1d =||.|

\| =21222n1n1RZ1dengan n1>n2||.|

\| =212n121R1|.|

\| =2 21n121 m 10,971183. Pasanglah tabung spektrum pada statip catu daya seperti ditunjukkan oleh gambar4. Sebelummemasangkisidifraksi,aturlahposisiteropongsehinggateropongmembentukgarislurusterhadapkolimator.Padasaatiniakanterlihatwarnadasaryang dipancarkan gas. Pada saat ini besar sudut hamburan adalah = 0o5. Setelahdipasangkisidifraksi,putarlahposisiteropongkekiriataukekanansehingga terlihat spektrum. Aturlah posisi terpong sehingga salah satu warna cahayaberimpit dengan garis vertikal berwarna hitam. Catatlah warna cahaya tersebut danbesar sudut hamburan .6. Hitunglahbesarpanjanggelombang( )untukwarnayangdiamatidenganmenggunakan rumus =d sin 7. Substitusikanpanjanggelombang yang telah diperoleh padalangkahno.6kedalam rumus (7.2)Dengan ketentuan untuk warna cahaya merah (n1= 3),cahaya biru (n1= 4), cahayanila (n1= 5) dan cahaya ungu (n1= 6), sehingga dapat diperoleh konstanta Rydberguntuk cahaya yang diamati.8. UlangipengamatandanperhitunganlangkahpercobaanNo.5s.d7untukwarnacahaya lainnya. Catatlah hasilnya ke dalam Tabel 7.19. Ulangi pengamatan dan perhitungan langkah No.1 s.d 8 untuk tabung spektrum gasyang lain. Catatlah hasilnya ke dalam Tabel 7.2TABEL 7.1Nama Tabung Spektrum :Nomor Atom (Z) :WarnaJenisKisi(N)TetapanKisi(d)SudutHamburan( )PanjangGelombang( )KonstantaRydberg(R)TABEL 7.2Nama Tabung Spektrum :Nomor Atom (Z) :WarnaJenisKisi(N)TetapanKisi(d)SudutHamburan( )PanjangGelombang( )KonstantaRydberg(R)19E.TUGAS DAN PERTANYAAN1. Hitunglah harga rata-rata konstanta Rydberg berdasarkan hasil pengolahan data dalamTabel. 7.1 dan kemudian data dalam Tabel 7.22. BandingkanantarahargakonstantaRydberg DalamTabel7.1danTabel7.2. Apakesimpulannya3. Tulislah rumus panjang gelombang foton berdasarkan persamaan (7.2) untuk masing-masing deret Balmer I, deret Balmer II, deret Balmer III dan deret Balmer IV.4. Tulislah rumus panjang gelombang foton berdasarkan persamaan (7.2) untuk masing-masing deret Lyman, deret Paschen, deret Bracket III dan deret Pfund20PERCOBAAN 8FRANCK-HERTZA. TUJUAN1. Mempelajari bahwa di dalam atom terdapat tingkat-tingkat energi yang sama dengantingkat tingkat pada spektrum garis2. Mengukur tingkat energi atom air raksa (Hg).B. ALAT DAN BAHAN1. Tabung Franck Hertz Experiment berisi Hg2. Heating Chamber3. Control Unitfor Franck Hertz Experiment4. Oscilloscope5. Digital Thermometer dan Thermocouple6. RF Cable dan RF Cable, BNC/4mm PlugC. TEORI RINGKASSebuah eksperimen yang berdasarkan kepada tumbukan antara elektron dan atom telahdilakukanolehFranck- Hertzdalamtahun1914.Hasileksperimenmenunjukkanbahwadidalamatomterdapattingkat-tingkatenergiyangsamadengantingkat-tingkatenergiyangterdapatpadaspektrumgaris. Franck-Hertzmenembakiuapairraksadenganelektronyangenerginyadapatdivariasikandenganmenggunakanalatpercobaansepertidalam gambar dibawahiniElektron-elektron meninggalkan katoda K yang dipanasi oleh filamen pemanas. SemuaelektronkemudiandipercepatmenujukisiAnodaAolehbedapotensialVAKyangdapatdivariasikan. ElektrondenganenergiVediperkirakandapatmenembuskisiAnodaAdanjatuhpadakepingkolektorM,setelahmenantangteganganperlambatVAM.Jikaelektrondapat mencapai keping kolektor M, maka akan mengalir arus listrik melalui amperemeter A.Mula-mulabedapotensialVAK=0,dankemudianVAKinisecaraberansur-ansurditingkatkan, maka kuat arus listrik yang melalui A juga beransur-ansur meningkat. Pada saatVAK= 4,9 volt, maka kuat arus listrik mulai berkurangdan arus ini akan meningkat kembali,apabilaVAKditingkatkanlagi. Padasaat VAK= 9,8volt,makakuatarus listrikmulaiAKAM21berkuranglagi.Demikianseterusnya kuat arus listrikakanberkuranglagipadasaatVAK=14,7 volt.Berdasarkan data eksperimen Franck-Hertz dapat disimpulkan bahwa penurunan kuataruslistrikhanyaterjadiapabilateganganVAKmerupakankelipatandari4,9volt.Peristiwainimenunjukkanbahwaatom-atomuapairraksaakantereksitasiketingkatenergidiatastingkatdasar,apabilaenergikinetikelektronsamadengan4,9eV.Apabilaenergikinetikelektron sama dengan 5,9 eV, maka energi sebesar 4,9 eV digunakan untuk mengeksitasikanatom uap air raksa dan sisanya sebesar 1 eV digunakan untuk menggerakkan elektron menujukepingkolektorM.Apabilaenergikinetikelektronkurangdari4,9eV,makatumbukanantaraelektrondanatom-atomuapairraksahanyabersifattumbukanlentingsempurna,sehinggaseluruhenergikinetikelektrondigunakanuntukmenggerakkanelektronmenujukeping kolektor M.D. LANGKAH PERCOBAAN1. Dengan menggunakan RF Cable, BNC/4mm plug, hubungkan terminal FHSignaly-out control unit ke terminal CH 2-Y oscilloscope danhubungkan terminal UB/10x-outketerminalCH1-Xoscilloscope.Aturlah posisiKnobTIMES/DIVpadaskalaX-Y.2. HubungkanthermocouplekeDigitalThermometer, kemudianmasukkanujungthermocouple melalui bahagian atas Heating Chamber.3. Aturposisitombolvoltageadjustor(pengaturteganganpadaVAK)padaskalaminimum, sehingga diharapkan voltmeter menunjukkan angka nol.7. Putar habis ke arah berlawanan arah putaran jarum jam semua knob Control Unit.8. AturlahposisiknobpengatursuhuHeatingChamberpadaposisi130oC,kemudianhidupkan Heating Chamber tersebut9. Aturlah posisi knob pengatur beda potensial Cathoda Heater disekitar 6-7 volt.10. Geser Sakhlar Man/Ramp kea rah Ramp 60 Hz.11. Hidupkantomboloscilloscope,kemudianaturlahknobVOLTS/DIVCH1padaposisi skala x = 0,5 V/div dan knob VOLTS/DIV CH 2 pada posisi skala y = 1 V/div.12. Putar knob acceleration (VAK) dengan arah searah putaran jarum jam secara beransur-ansur hingga mencapai posisi pada skala 30 volt. Amatilah gambar grafik pada layaroscilloscope pada saatmemutar knob acceleration tersebut.13. Aturlah posisi knob Cathoda Heater, Reverse Bias dan Amplitudo, sehingga diperolehgrafik kuat arus terhadap beda potensial VAKyang jelas dan tajam. Catatlahdalam tabel pengamatan koordinat x dan y untukmasing-masing titik puncak (P) danlembah (L) dari grafik yang ditampilkan pada layar oscilloscope.P1P2P3x2-x1x3-x2x3-x1xyL1L2L3xy22E. TUGAS1. Berdasarkan data dalam tabel lukislah pada kertas milimeter, grafik yang menyatakanhubungan perubahan kuat arus terhadap perubahan beda potensial VAK.2. Jelaskanlah prinsip terjadinya grafik yang diperoleh melalui percobaan Franck-Hertz3. BandingkangrafikyangdiperolehmelaluipercobaanFranck-Hertzdengangrafikdalam buku literatur.4. Tulis kesimpulan dari hasil analisa terhadap grafik yang yang diperoleh melaluipercobaan Franck-Hertz23