PERCOBAAN EFEK ZEEMAN Kusnanto Mukti W/ M0209031

PERCOBAAN EFEK ZEEMAN
Kusnanto Mukti W/ M0209031
Jurusan Fisika, FMIPA, Universitas Sebelas Maret Surakarta
ABSTRAK
Efek Zeeman adalah gejala tambahan garis-garis spektrum jika atom-atom tereksitasi
diletakan dalam medan magnet (terpecahnya garis spektral oleh medan magnetik). Dalam
medan magnetik, energi keadaan atomik tertentu bergantung pada harga m l seperti juga pada n.
Keadaan dengan bilangan kuantum total n terpecah menjadi beberapa sub-keadaan jika atom
itu berada dalam medan magnetik, dan energinya bisa sedikit lebih besar atau lebih kecil dari
keadaan tanpa medan magnetik. Gejala itu menyebabkan “terpecahnya” garis spektrum
individual menjadi garis-garis terpisah jika atom dipancarkan ke dalam medan magnetik,
dengan jarak antara garis bergantung dari besar medan itu. Tujuan dari percobaan ini adalah
untuk mempelajari prinsip Efek Zeeman serta mengamati Efek Zeeman unutk menentukan
magneton Bohr Elektron. Alat yang digunkan dalam percobaan ini yaitu seperangkat alat
percobaan Efek Zeeman yang terdiri dari lampu Cd, Fabry Perot Etalon, Analyzer, layar dengan
skala, Rotating Table, lilitan/kumparan power supply, kapasitor, dan amperemeter. Dari hasil
percobaan diperoleh nilai magneton Bohr Elektron μb = 9.6454x10-24 T
Kata kunci
: Efek Zeeman, medan magnetik, magneton bohr elektron.
menyebabkan terpecahnya garis spektrum
I. PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
individual menjadi garis – garis terpisah jika
keadaaan
atom dipancarkan kedalam medan magnetik
atomik bergantung pada harga n seperti juga
dengan jarak antara garis bergantung dari
n, keadaan bergantung dengan bilangan
besar medan itu
Dalam
magnet
energi
bilangan kuantum total n terpecah menjadi
beberapa sub keadaan jika atom itu berada
dalam medan magnetik dan energinya bisa
sedikit lebih besar atau lebih kecil dari
keadaan tanpa medan magnetik gejala itu
Efek zeeman ialah pemisahan jalur
spektral tunggal
dari
sebuah
spektrum
menjadi komponen komponen 3 atau lebih
yang terpolarisasi atau gejala - gejala
spektrum jika atom-atom tereksitasi diletakan
Zeeman, nama ini diambil dari nama seorang
dalam medan magnet .Efek zeeman diambil
fisikawan Belanda Zeeman yang mengamati
dari nama fisikawan belanda zeemann yang
efek itu pada tahun 1896.
mengamati efek itu pada tahun 1896
Suatu elektron bermassa m bergerak
Efek zeeman tidak dapat dijelaskan
dalam suatu orbit berjari-jari r dengan
dengaan menggunakan atom bohr dengan
frekuensi f dan momentum sudut elektron L.
demikian diperlukan model atom yang lebih
Gerakan elektron ini menghasilkan arus.
lengkap dan lebih umum untuk menjelaskan
Gerakan elektron ini juga menimbulkan
efek
medan magnetik
zeeman
dan
spektrum
elektron
banyak(faisal gifar,2010). Gerak magneton
maka pada kejadian ini
muncul momen magnetik
elektron orbital dalam sebuah atom hidrogen
bergantung terhadap momen sudut L.
B. TINJAUAN PUSTAKA
Dalam
medan
magnetik,
energi
keadaan atomik tertentu bergantung pada
harga ml seperti juga pada n. Keadaan
Gambar.1 sebuah electron yang
dengan bilangan kuantum total n terpecah
mengelilingi orbitnya
menjadi beberapa sub-keadaan jika atom itu
berada
dalam
medan
dan
Besarnya arus yang dihasilkan dari
energinya bisa sedikit lebih besar atau lebih
pergerakan electron sama dengan bearnya
kecil dari keadaan tanpa medan magnetik.
muatan yang bergerak persatuan waktu
Gejala itu menyebabkan “terpecahnya” garis
sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut
spektrum
ini
individual
magnetik,
menjadi
garis-garis
terpisah jika atom dipancarkan ke dalam
medan magnetik, dengan jarak antara garis
bergantung dari besar medan itu. Efek
Zeeman adalah gejala tambahan garis-garis
spektrum jika atom-atom tereksitasi diletakan
dalam medan magnet (terpecahnya garis
spektral
oleh
medan
magnetik).
Efek
I 
q
t
1
f
I  qf  ef
t (T ) 
selain menghasilkan arus listrik maka
mekanika kuantumpun mendapatkan hasil
dari pergerakan elektron tersebut dapat
sama jadi energi potensial dalam sebuah
menghasilkan
atom dalam medan magnet ialah:
momen
magnetik
yang
E   .B
besarnya sabagai berikut
E   B cos 
IA
  e f A
   e f 2 r
 e 
 L B cos 
E   
2
m
e 

2
Momentum Sudut elektron yang diakibatkan
oleh pergerakan elektron sebagai berikut:
Jika dalam medan magnetik energi
keadan atomik tertentu bergantung pada
L mvr
harga me seperti juga pada n. Keadan dengan
v  r  2 f r
bilangan kuantum total n terpecah menjadi
L  m 2 f r 2
beberapa sub-keadaan jika atom itu berada
dalam medan magnet,dan energinya bisa
L
 f r 2
2m
sedikit lebih besar atau lebih kecil dari
keadaan tanpa medan magnetik. Gejala itu
Subtitusikan persamaan momentum sudut ke
menyebabkan terpecahnya garis spektrum
persamaan Arus listrik sehingga di peroleh
individual menjadi garis-garis terpisah jika
  e f  r 2
atom dipancarkan keadan medan magnetik,
L
 f r 2
2m
L
 e
2m
dengan jarak antara garis bergantung dari
besarnya medan itu.
II. METODOLOGI PENELITIAN
Percobaan efek zeeman merupakan
Untuk elektron orbital kuantitas (e/2m) yang bergantung hanya pada muatan
dan massa elektron disebut rasio magnetik.
Tanda
minus
berarti
bahwa
arah
µ
berlawanan dengan L. Rumusan tersebut
untuk momen magnetik elektron orbital
diperoleh secara klasik, namun ternyata
suatu percobaan yang membuktikan bahwa
spektrum
atom
akan
terpecah
ketika
diberikan medan magnet dalam percobaan ini
dilakukan pengamatan mengenai spektrum
yang tebentuk ketika sebuah atom diberi
pengaruh medan magnet tersebut, medan
magnet yang diberikan berasal dari sebuah
kumparan
yang
diberikan
arus
listrik
sehingga menghasilkan medan magnet yang
besar kemudian di antara kumparan tersebut
dipasang lampu katmium sebagai sumber
atom yang akan di uji, untuk memudahkan
pengamatan maka pada rangkaian optik
diberikan
filter
cahaya.
Cahaya
yang
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari data percobaan menunjukkan bahwa
semakain besar arus yang mengalir pada
kumparan
dari garis – garis spektrum tersebut. Alat
yang di gunakan yaitu berupa seperangkat
alat percobaan Efek Zeeman yang terdiri
jari-jarinya
terjadi
sedikit perubahan seperti sebagai berikut
I(A)
R1(mm)
R2(mm)
R3(mm)
R4(mm)
a
b
a
b
a
b
a
b
2,4
2,5
3,2
4,5
5,3
6,2
6,9
8,1
8,6
2,8
2,5
3,3
4,5
5,2
6,1
7,0
7,6
8,3
3,2
1,9
3,3
4,5
5,2
6,1
6,9
7,8
8,3
3,6
1,6
3,2
4,5
5,4
6,2
6,9
7,8
8,2
diteruskan hanyalah cahaya merah sehigga
dari lensa optik dapat dilihat pola melingkar
perubahan
dari:
Percobaan efek zeeman dilakukan
1. Lampu Cd sebagai sumber cahaya untuk
pengamatan efek zeeman.
2. Sistem Optik sebagai sistem untuk melihat
efek zeeman
3. Elektromagnet
4. Sumberdaya a2 V/20 A, dan 0 – 12 V/20A
5. Amperemeter 20 A dc
untuk
memahami
pemecahan
prinsip
spektrum
terjadinya
atomik
yang
diakibatkan oleh pengaruh medan magnet
dan menentukan magneton bohr elektron.alat
dan bahan yang digunakan pada percobaan
ini ialah lampu cadmium yang merupakan
sebagai sumber cahaya atau atom yang akan
6.Kapasitor
di uji pada percobaan ini. Prinsip kerja dari
efek zeeman ialah menguji lampu cadmium
tanpa menggunakan medan magnetik cahaya
yang
dipancarkan oleh
kemudian
melewati
interferometer
agar
lampu
rangkaian
pada
layar
tersebut
optik
dapat
diketahui pola gelap dan pola terang. Pada
layar akan terlihat garis spektral yang
Gambar 1. Seperangkat alat Percobaan
terpisah antara satu garis dengan garis yang
Efek Zeeman.
lainya, apabila medan magnetik diperbesar
maka akan terlihat suatu garis yang terpecah
percobaan ini data yang diambil merupakan
dari garis awalnya variasi yang digunakan
jari jari dari perpecahan spektral atomik atom
pada percobaan ini ialah memvariasi arus
tersebut
pada medan magnetik karena semakin besar
arus yang diberikan terhadap kumparan maka
medan listrik yang dihasilkan juga semakin
besar hal ini dapat mempengaruhi spektral
atom tersebut
Dari data percobaan tersebut dapat
dihasilkan sebuah grafik hubungan antara
besar arus listrik dengan medan magnetik.
Data tersebut digunakan untuk menghitung
nilai magneton bohr electron dan membuat
grafik hubungan antara
=
dan B yaitu
B
Dimana
=y
=m
B=x
Gambar 2. Garis Spektral Cahaya Merah
= mhC
dari Lampu Cd yang Terpecah
Pada percobaan ini menggunakan filter cahya
Gambar 3. Grafik hubungan
dan B
berwarna merah sehingga cahaya yang
dilewatkan cahaya merah saja,ketika medan
Grafik tersebut menunjukkan gradiennya
magnetik besar maka garis spektral atom
yakni
akan terpecah namun ketika asrus yang
magneton bohr elektron yang didapat adalah
digunakan kecil maka hanya terjadi bundaran
9.6454x10-24, data ini sesuai dengan magneton
saja pada spektral atomik namun ketika arus
bohr elektron secara teoritis yakni 9.27x10 -24
yang diberikan semakin besar maka pecahan
T.
spektral atomik semakin jelas dan jari – jari
yang
dihasilkan
semakin
lebar
dalam
48.523
sehingga
dari
percobaan
IV. KESIMPULAN
2. Periswa efek zeemen terjadi ketika sebuah
peristiwa
atom yag dipengaruhi oleh medan magnet
terpecahnya garis spektral oleh medan
maka spektrumnya akan terpecah dan energi
magnetik
yang dihasilkan akan berkurang
1.
Efek
zeeman
merupakan
V. DAFTAR PUSTAKA
Anonoim. 2011. efek Zeeman. http://physicstry.com/fisika-atom/efek-zeeman.html (10-10-2011)
Beiser,Arthur.1982.Konsep Fisika Modern.Jakarta:Erlangga
Giancoli,D.C.1998 Physisc Principle and Aplication.Pretice-Hall
Halliday.1978.Physics 3rd edition.inc :John Wiley.