Makalah Eksperimen Frank dan Hertz

BAB I
PENDAHULUAN
A.        Latar Belakang
Pada tahun 1914 james franck dan gustav hertz melakukan eksperimen untuk menguji secara langsung hipotesis bohr yang menyebutkan bahwa energi atom itu terkuantisasi.Atom gas bertumbukan dengan elektron –elektron dan memperoleh energfi dari tumbukan hanya jika energi elektron melampaui ambang tertentu.Eksperimen ini menunujukkan secara langsung bahwa tingkat energi atomik memang ada dan tingkat – tingkat ini sama dengan tingkat – tingkat yang terdapat pada spektreum garis.
            Teori atom Bohr memperkenalkan atom sebagai sejenis miniatur planit mengitari matahari, dengan elektron-elektron mengelilingi orbitnya sekitar bagian pokok, tapi dengan perbedaan yang sangat penting. Bilamana hukum-hukum fisika klasik mengatakan tentang perputaran orbit dalam segala ukuran, Bohr membuktikan bahwa elektron-elektrondalam 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) tertentu 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 Bohr yang menjelaskan spektrum dari hydrogen atom, yakni telah diketahui bahwa gas hydrogen jika dipanaskan pada tingkat kepanasan tinggi, akanmengeluarkan cahaya dari suatu frekuensi tertentu. Nilai terbesar teori Bohr tentang atomdari hipotesa sederhana tapi sanggup menjelaskan dengan ketetapan yang mengagumkan tentang gelombang panjang yang persis dari semua garis spektral (warna) yangdikeluarkan oleh hidrogen.
B.         Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam pembuatan makalah ini adalah:
1.        Jelaskan Deskripsi Eksperimen Frank dan Hertz?
2.        Jelaskan Proses Eksperimen Frank dan Hertz?
C.      Tujuan
Tujuan dari pembuatan makalah ini adalah:
1.        Mengetahui Deskripsi Eksperimen Frank dan Hertz.
2.         Mengetahui proses Eksperimen Frank dan Hertz.
BAB II
PEMBAHASAN
A.     Deskripsi
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 dalam gas bertekanan rendah, 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 raksa, medan listrik kuat yang terpasang antara elektroda dalam tabung berisi gas menimbulkan emisi radiasi spektral karakteristik dari gas itu yang ternyata merupakan cahaya berwarna kemerah-merahan (dalam kasus neon) dan cahaya kebiru-biruan (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 energi yang bersangkutan akan diserap. Atom hidrogen yang tereksitasi 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 belakang yang terang. Garis yang seharusnya dalam spektrum absorbsi setiap unsur bersesuaian dengan garis pada spektrum emisi yang menyatakan transisi ke tingkat dasar yang cocok dengan hasil eksperimen (Beisser, 1992).
B.           Eksperimen Frank dan Hertz
Pada tahun 1914 James Frank dan Gustav Hertz melaporkan energi yang hilang akibat elektron yang melewati uap mercury, dan adanya pancaran sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 254 nm. Kemudian percobaan Frank-Hertz ini dijadikan percobaan klasik untuk menjelaskaan teori kuantum (Leyboed, internet).
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 (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 energi yang dilepaskan dalam tumbukan ini. Jadi tumbukannya secara elastis sempurna. Dan untuk menghasilkan terjadinya pelepasan energi, maka atom mengalami transisi kesuatu keadaan eksitasi dan hal ini dapat dilakukan dengan cara tabung elektron diisi dengan gas hidrogen, maka elektron akan mengalami tumbukkan dan juga jika tegangan V dinaikkan lagi maka arus listriknya juga akan ikut naik”.
Pada percobaan ini menggunakan atom mercury atau raksa atau Hidrargium (80Hg200,6) mempunyai sifat-sifat fisis sebagai berikut :
1.      Bersifat cair dan berwarna putih keperakan
2.      Nonkunduktor
3.      Logam yang tidak dapat ditempa
4.      Tidak mengkilap
5.      Titik didih pada 630 oK
6.      Titik lebur pada 234 oK
Hydragyrum atau raksa mempunyai konfigurasi sebagai  berikut :
1s  2s  2p  3s  3p  3d  4s  4p  4d  4f  5s  5p  5d  5f  6
Diagram tingkat-tingkat energi untuk air raksa. Dalam masing-masing tingkat eksitasi satu elektron terluar berada dalam keadaan dasar, dan pelambangan tingkat energi dalam diagram bersesuaian dengan elektron terluar (Beiser,1987).
Frank dan Hertz menembaki uap berbagai unsur dengan elektron yang energinya diketahui dengan memakai alat seperti yang terlihat pada gambar 2.1. perbedaan potensial kecil Vo dipasang diantara kisi dan keping pengumpul, sehingga setiap elektron yang mempunyai energi lebih besar dari harga minimum tertentu memberi kontribusi (sumbangan) pada arus i yang melalui ammeter. Ketika potensial pemercepat V bertambah, elektron yang datang pada keping bertambah banyak dan arus i naik (Gambar 2.2). Sehingga atom-atom dalam tabung saling bertumbukan akan tetapi tidak ada energi yang dilepaskan dalam tumbukan ini. Jadi tumbukannya secara elastis sempurna.


Lebih jelasnya lihat gambar 2.3.

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 diperhitungkan, lalu tegangan  diturunkan sedikit demi sedikit sampai kita mendapatkan sinyal yang pasti pada elektrometer lalu catat tegangannya setelah itu tegangan anoda itu juga dinaikkan perlahan-lahan ( kenaikkan anoda maksimum 30 V ) maka elektrometer itu akan menangkap perubahannya secara lambat karena untuk memberikan waktu kepada reaksinya dan arus yang dipakai dari minimum sampai maksimum lalu catat tegangan yang disesuaikan dengan arusnya.
Percobaan Frank-Hertz adalah suatu eksperimen untuk menguji hipotesis Bohr. Neils Bohr telah mengembangkan kekurangan dari teori yang dikemukakan oleh Rutherford pada tahun 1913 melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen.
Penjelasan Bohr tentang atom hidrogen melibatkan gabungan antara teori klasik dari Rutherford dan teori kuantum dari Planck yang diungkapkan dalam 4 postulat, yaitu:
a.      Hanya ada seperangkat orbit tertentu yang diperbolehkan bagi satu elektron dalam atom hidrogen. Orbit ini dikenal sebagai keadaan gerak stasioner (menetap) elektron dan merupakan lintasan melingkar disekeliling inti.
b.   Selama elektron berada dalam lintasan stasioner, energi elektron tetap sehingga tidak ada energi dalam bentuk radiasi yang dipancarkan maupun diserap.
c.   Elektron hanya dapat berpindah dari satu lintasan stasioner ke satu lintasan stasioner lain. Pada peralihan ini, sejumlah energi tertentu terlibat yang besarnya sesuai dengan persamaan ΔE=hυ
d.   Lintasan elektron yang dibolehkan memiliki besaran dengan sifat-sifat tertentu, terutama sifat yang disebut momentum sudut.
Dengan demikian, stuktur atom berdasarkan model atom Bohr adalah elektron dapat berada di dalam lintasan-lintasan stasioner dengan energi tertentu. Dimana lintasan elektron dapat juga dianggap sebagai tingkat energi elektron. Meskipun model atom Bohr dapat menjelaskan kestabilan atom dan spektrum garis atom hidrogen, model atom Bohr tidak dapat digunakan untuk menentukan spektrum atom berelektron banyak. Jadi model atom Bohr tersebut memiliki kelebihan dapat menjelaskan bahwa atom terdiri dari beberapa kulit untuk tempat berpindahnya elektron. Sedangkan kelemahannya adalah tidak dapat menjelaskan efek zeeman dan efek strack.                        
BAB III
PENUTUP
A.        Kesimpulan
1.    Percobaan Frank-Hertz adalah suatu eksperimen untuk menguji hipotesis Bohr. Dimana, Neils Bohr telah mengembangkan kekurangan dari teori yang dikemukakan oleh Rutherford pada tahun 1913 melalui percobaannya tentang spektrum atom hidrogen.
2.    Percobaan Frank-Hertz mengggunakan sinar elektron yang dipercepat untuk mengukur besarnya energi eksitasi pertama pada atom gas mercury (Hg). Elektron yang dihasilkan dari proses termionik pada katoda akan dipercepat diantara katoda dan anoda, dalam tabung uap-Hg elektron tersebut akan mengalami tumbukan dengan atom hidrogen. Proses tumbukan yang terjadi meliputi tumbukan elstik dan non elastik.
B.        Saran
Saya sadar dalam penyusunan makalah ini masih sangat jauh dari kesempurnaan, maka  dari itu saran dan bimbingan dari para bapak ibu dosen selaku pembina, saya harapkan demi kesempurnaan karya penulis selanjutnya

artikel ini disalin lengkap dari: http://syahrir010.blogspot.co.id/2013/05/listrik-dan-magnet.html
halaman utama website: http://syahrir010.blogspot.co.id/
jika mencari artikel yang lebih menarik lagi, kunjungi halaman utama website tersebut. Terimakasih!

No comments:

Not Indonesian?

Search This Blog