PERCOBAAN EFEK ZEEMAN Kusnanto Mukti W Fakutas
advertisement
PERCOBAAN EFEK ZEEMAN Kusnanto Mukti W Fakutas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret 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 ml 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 r2 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 Gambar 1. Seperangkat alat Percobaan sehingga menghasilkan medan magnet yang besar kemudian di antara kumparan tersebut dipasang lampu katmium sebagai sumber Efek Zeeman. III. HASIL DAN PEMBAHASAN atom yang akan di uji, untuk memudahkan Dari data percobaan menunjukkan bahwa pengamatan maka pada rangkaian optik semakain besar arus yang mengalir pada diberikan kumparan filter cahaya. Cahaya yang perubahan jari-jarinya terjadi diteruskan hanyalah cahaya merah sehigga sedikit perubahan seperti sebagai berikut dari lensa optik dapat dilihat pola melingkar I(A) dari garis – garis spektrum tersebut. Alat R1(mm) R2(mm) R3(mm) R4(mm) a b a b a b a b yang di gunakan yaitu berupa seperangkat 2,4 2,5 3,2 4,5 5,3 6,2 6,9 8,1 8,6 alat percobaan Efek Zeeman yang terdiri 2,8 2,5 3,3 4,5 5,2 6,1 7,0 7,6 8,3 dari: 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 1. Lampu Cd sebagai sumber cahaya untuk pengamatan efek zeeman. 2. Sistem Optik sebagai sistem untuk melihat efek zeeman Percobaan efek zeeman dilakukan untuk memahami prinsip terjadinya 3. Elektromagnet pemecahan 4. Sumberdaya a2 V/20 A, dan 0 – 12 V/20A diakibatkan oleh pengaruh medan magnet 5. Amperemeter 20 A dc dan menentukan magneton bohr elektron.alat 6. dan bahan yang digunakan pada percobaan Kapasitor ini ialah lampu cadmium yang merupakan spektrum atomik yang sebagai sumber cahaya atau atom yang akan di uji pada percobaan ini.prinsip kerja dari efek zeeman ialah menguji lampu cadmium tanpa menggunakan medan magnetik cahaya yang dipancarkan kemudian oleh melewati interferometer agar lampu rangkaian pada layar tersebut optik dapat diketahui pola gelap dan pola terang. Pada layar akan terlihat garis spektral yang terpisah antara satu garis dengan garis yang spektral atomik semakin jelas dan jari – jari lainya, apabila medan magnetik diperbesar yang 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 dihasilkan semakin lebar dalam 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. 48.523 sehingga dari percobaan 2. Periswa efek zeemen terjadi ketika sebuah atom yag dipengaruhi oleh medan magnet IV. KESIMPULAN 1. Efek terpecahnya zeeman maka spektrumnya akan terpecah dan energi merupakan garis spektral peristiwa yang dihasilkan akan berkurang oleh medan magnetik 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.
