Percobaan efek Zeeman - Universitas Sebelas Maret

Percobaan efek Zeeman
Muhamad Defi aryanto
Jurusan fisika FMIPA universitas sebelas maret
Abstrak
peristiwa pemecahan spektrum atomik merupakan hasil dari percobaan efek zeeman
percobaan ini mebuktikan bahwa ketika suatu atom diberi pengaruh medan magnetik maka
spektrumya akan mengalami pemecahan dan energi yang dihasilkan akan berkurang sumber
cahaya yang digunakan ialah lampu cadmium yang berwarna hiajau namun agar terlihat
jelas dan cahaya yang digunakan monokromatis maka pada rangkaian optik menggunakan
filter cahaya merah,rangkaian optik terdiri dari alat interferometer sehingga hasil yang
terlihat pada layar merupakan pola gelap dan terang sehingga ketika dipengaruhi medan
magnek pola tersebut akan terpecah dan memilki jari ajri yang berbeda dari data yang
diperoleh maka dapat diketahui besarnya magneton bohr pada percobaan ini
kata kunci:efek zeeman,medan magnet,magneton bohr
PENDAHULUAN
A.Latar belakang
Dalam magnet energi keadaaan atomik bergantung pada harga n seperti juga
n,keadaan bergantung denan bilangan 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
kedalam medan magnetik dengan jarak antara garis bergantung dari besar medan itu
Efek zeeman ialah pemisahan jalur spektral tunggal dari sebuah spektrum menjadi
komponen komponen 3 atau lebih yang terpolarisasi atau gejala-gejala spektrum jika atomatom tereksitasi diletakan dalam medan magnet .Efek zeeman diambil dari nama fisikawan
belanda zeemann yang mengamati efek itu pada tahun 1896
Efek zeeman tidak dapat dijelaskan dengaan menggunakan atom bohr dengan
demikian diperlukan model atom yang lebih lengkap dan lebih umum untuk menjelaskan efek
zeeman dan spektrum elektron banyak(faisal gifar,2010).Gerak magneton elektron orbital
dalam sebuah atom hidrgen bergantung terhadap momen sudut L.
II.TINJAUAN PUSTAKA
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. Efek
Zeeman adalah gejala tambahan garis-garis spektrum jika atom-atom tereksitasi diletakan
dalam medan magnet (terpecahnya garis spektral oleh medan magnetik). Efek Zeeman, nama
ini diambil dari nama seorang fisikawan Belanda Zeeman yang mengamati efek itu pada
tahun 1896.
Suatu elektron bermassa m bergerak dalam suatu orbit berjari-jari r dengan frekuensi f
dan momendtum sudut elektron L. Gerakan elektron ini menghassilkan arus. Gerakan
elektron ini juga menimbulkan medan magnetik maka pada kejadian ini muncul momen
magnetik
Gambar.1 sebuah electron yang mengelilingi orbitnya
Besarnya arus yang dihasilkan dari pergerakan electron sama dengan bearnya muatan
yang bergerak persatuan waktu sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut ini
I 
q
t
1
f
I  qf  ef
t (T ) 
selain menghasilkan arus listrik maka dari pergerakan elektron tersebut dapat
menghasilkan momen magnetik yang besarnya sabagai berikut
IA
  e f A
   e f 2 r 2
Momentum Sudut elektron yang diakibatkan oleh pergerakan elektron sebagai berikut:
L mvr
v  r  2 f r
L  m 2 f r 2
L
 f r 2
2m
Subtitusikan persamaan momentum sudut ke persamaan Arus listrik sehingga di
peroleh
  e f  r 2
L
 f r2
2m
L
 e
2m
Untuk elektron orbital kuantitas (-e/2m) yang bergantung hanya pada muatan dan
massa elektron disebut rasiomagnetik.Tanda minus berarti bahwa arah µ berlawanan dengan
L.Rumusan tersebut untuk momen magnetik elektron orbital diperoleh secara klasik, namun
ternyata mekanika kuantumpun mendapatkan hasil sama jadi energi potensial dalam sebuah
atom dalam medan magnet ialah:
E   .B
E   B cos 
 e 
 L B cos 
E   
2
m
e 

Jika dalam medan magnetik energi keadan atomik tertentu bergantung pada harga m e
seperti juga pada n.Keadan dengan bilangan kuantum total n terpecah menjadi beberapa subkeadaan jika atom itu berada dalam medan magnet,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 keadan medan
magnetik,dengan jarak antara garis bergantung dari besarnya medan itu.
III.METODOLOGI PENELITIAN
Percobaan efek zeeman merupakan 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 diteruskan
hanyalah cahaya merah sehigga dari lensa optik dapat dilihat pola melingkar dari garis – garis
spektrum tersebut.
Gambar 2.spektrum atom ketika sebelum diberi pengaruh medan magnet dan setelah
diberi pengaruh medan magnet
IV.HASIL DAN PEMBAHASAN
0.337
B (T)
0.287
y = 0.119x + 0.020
0.237
0.187
0.137
0.087
0.5
1
1.5
2
2.5
Arus Listrik (A)
Gambar.3 grafik perbandingan antara kuat arus listrik dengan medan magnet
Percobaan efek zeeman dilakukan untuk memahami prinsip terjadinya pemecahan
spektrum atomik yang diakibatkan oleh pengaruh medan magnet dan menentukan magnetron
bohr elektron.alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini ialah lampu cadmium yang
merupakan 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 oleh lampu tersebut kemudian melewati rangkaian optik
interferometer agar pad layar dapat diketahui pola gelap dan pola terang,pada layar akan
terlihat garis spektral yang terpisah anatra satu garis dengan garis yang lainya,apabila medan
magnetik diperbesar maka akan terlihat suatu garis yang terpecah dari garis awalnya variasi
yang digunakan pada percobaan ini ialah memvariasi arus pada medan magnetik karena
semakin besar arus yang diberikan terhadap kumparan maka medan listrik yang dihasilkan
juga semakin besar hal ini dapat mempengaruhi spktral atom tersebut
Pada percobaan ini menggunakan filter cahya berwarna merah sehingga cahaya yang
dilewatkan cahaya merah saja,ketika medan magnetik besar makagaris spektral atom akan
terpecah namun ketika asrus yang digunakan kecil maka hanya terjadi pundaran saja pada
spektral atomik namun ketika arus yang diberikan semakin besar maka pecahan spektral
atomik semakin jelas dan jari – jari yang dihasilkan semakin lebar dlam percobaan ini data
yang diambil merupakan jari jarii dari perpecahan spektral atomik atom tersebut
Pada percobaan selanjutnya menggunakan teslameter alat ini digunakan untuk
mngetahui besarnya medan magnet yang dihasilkan oleh arus percobaan ini bertujuan untuk
membandingkan besarnya arus yang dikeluarkan dari power suplay dengan medan magnetik
yang dihsilkan dalam kumparan tersebut dari data percobaan yang diperoleh besarnya kuat
arus yang diberikan berbanding lurus dengan besarnya medan magnetik yang dihasilkan dari
kumparan tersebut
Dari data percobaan tersebut dapat dihasilkan sebuah gravik hubungan antara besar
arus listrik dengan medan magnetik. selain grafik hubungan antara arus listrik dengan medan
magnet grafik yang dihasilkan pada percobaan ini ialah grafik hubungn antara v/2 dengan
medan magnetik yang kemudian digunakan untuk menhitung besarnya mgneton bohr dalam
percobaan ini.
V.KESIMPULAN
1.efek zeeman merupakan peristiwa terpecahnya garis spektral oleh medan magnetik
2.periswa efek zeemen terjadi ketika sebuah atom yag dipengaruhi oleh medan magnet maka
spektrumnya akan terpecah dan energi yang dihasilkan akan berkurang
6.Daftar pustaka
Beiser,Arthur.1982.konsep fisika modern.jakrta:erlangga
Giancoli,D.C.1998 Physisc Principle and Aplication.Pretice-Hall
Halliday.1978.Physics 3rd edition.inc :john wiley.sans