PERCOBAAN EFEK ZEEMAN. Kusnanto Mukti W/ M Jurusan Fisika, FMIPA, Universitas Sebelas Maret Surakarta

Transkripsi

1 PERCOBAAN EFEK ZEEMAN Kusnanto Mukti W/ M 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 μ b = x10-4 T Kata kunci : Efek Zeeman, medan magnetik, magneton bohr elektron. I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Dalam magnet energi keadaaan atomik bergantung pada harga n seperti juga n, keadaan bergantung dengan 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

2 spektrum jika atom-atom 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 Zeeman, nama ini diambil dari nama seorang fisikawan Belanda Zeeman yang mengamati efek itu pada tahun Suatu elektron bermassa m bergerak dalam suatu orbit berjari-jari r dengan frekuensi f dan momentum sudut elektron L. Gerakan elektron ini menghasilkan arus. Gerakan elektron ini juga menimbulkan efek zeeman dan spektrum elektron medan magnetik maka pada kejadian ini banyak(faisal gifar,010). Gerak magneton 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 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 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 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 t( T ) I qf 1 f ef

3 selain menghasilkan arus listrik maka dari pergerakan elektron tersebut dapat menghasilkan momen magnetik yang besarnya sabagai berikut I A e f e f r Momentum Sudut elektron yang diakibatkan oleh pergerakan elektron sebagai berikut: Subtitusikan persamaan momentum sudut ke persamaan Arus listrik sehingga di peroleh A L mv r v r f r L m f r L f r m e f r L m f e L m Untuk elektron orbital kuantitas (- e/m) 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 r mekanika kuantumpun mendapatkan hasil sama jadi energi potensial dalam sebuah atom dalam medan magnet ialah: E. B E B cos e E m 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 sub-keadaan 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. e L B cos II. 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

4 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. Alat yang di gunakan yaitu berupa seperangkat alat percobaan Efek Zeeman yang terdiri dari: 1. Lampu Cd sebagai sumber cahaya untuk pengamatan efek zeeman.. Sistem Optik sebagai sistem untuk melihat efek zeeman 3. Elektromagnet 4. Sumberdaya a V/0 A, dan 0 1 V/0A 5. Amperemeter 0 A dc 6.Kapasitor Gambar 1. Seperangkat alat Percobaan Efek Zeeman. III. HASIL DAN PEMBAHASAN Dari data percobaan menunjukkan bahwa semakain besar arus yang mengalir pada kumparan perubahan jari-jarinya terjadi sedikit perubahan seperti sebagai berikut I(A) R 1 (mm) R (mm) R 3 (mm) R 4 (mm) a b a b a b a b,4,5 3, 4,5 5,3 6, 6,9 8,1 8,6,8,5 3,3 4,5 5, 6,1 7,0 7,6 8,3 3, 1,9 3,3 4,5 5, 6,1 6,9 7,8 8,3 3,6 1,6 3, 4,5 5,4 6, 6,9 7,8 8, Percobaan efek zeeman dilakukan untuk memahami prinsip terjadinya pemecahan spektrum 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 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 pada layar dapat diketahui pola gelap dan pola terang. Pada layar akan terlihat garis spektral yang terpisah antara satu garis dengan garis yang lainya, apabila medan magnetik diperbesar

5 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 spektral atom tersebut percobaan ini data yang diambil merupakan jari jari dari perpecahan spektral atomik 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 Gambar. Garis Spektral Cahaya Merah dari Lampu Cd yang Terpecah Pada percobaan ini menggunakan filter cahya berwarna merah sehingga cahaya yang dilewatkan cahaya merah saja,ketika medan magnetik besar maka garis spektral atom akan terpecah namun ketika asrus yang digunakan kecil maka hanya terjadi bundaran saja pada spektral atomik namun ketika arus yang diberikan semakin besar maka pecahan spektral atomik semakin jelas dan jari jari yang dihasilkan semakin lebar dalam B = x = mhc Gambar 3. Grafik hubungan dan B Grafik tersebut menunjukkan gradiennya yakni sehingga dari percobaan magneton bohr elektron yang didapat adalah x10-4, data ini sesuai dengan magneton bohr elektron secara teoritis yakni 9.7x10-4 T.

6 IV. KESIMPULAN 1. Efek zeeman merupakan peristiwa terpecahnya garis spektral oleh medan magnetik. Periswa efek zeemen terjadi ketika sebuah atom yag dipengaruhi oleh medan magnet maka spektrumnya akan terpecah dan energi yang dihasilkan akan berkurang V. DAFTAR PUSTAKA Anonoim efek Zeeman. ( ) Beiser,Arthur.198.Konsep Fisika Modern.Jakarta:Erlangga Giancoli,D.C.1998 Physisc Principle and Aplication.Pretice-Hall Halliday.1978.Physics 3 rd edition.inc :John Wiley.