Eksperimen FRANCK - HERTZ

Transkripsi

1 LAPORAN PRAKTIKUM FISIKA EKSPERIMENTAL LANJUT Percobaan : R- Eksperimen FRANCK - HERTZ Pelaksanaan Praktikum Hari: Senin Tanggal : 19 September 001 Jam ke :3-4 Oleh : Efinda Putri Normasari Susanto NIM Kerabat dalam kelompok : Ni Matut Tamima ( ) Bandiyah Sri Aprilia ( ) Mar Atus Solikha ( ) Dosen Pembimbing : Herlik Wibowo, S.Si., M.Si LABORATORIUM RADIASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 010 1

2 ABSTRAKSI Efinda Putri N S. Laporan Praktikum Fisika Eksperimental Lanjut (Eksperimental Franck Hertz). Laporan Percobaan Frank Hertz bertujuan untuk mengetahui secara langsung kebenaran teori kuantum bahwa tenaga electron atom itu bertingkat tingkat (terkuantisasi). Mengamati hubungan antara arus anoda Ia dengan besarnya tegangan kisi Vg dan menetukan tegangan eksitasi aton Neon dan panjang gelombang foton yang dipancarkan. Pada percobaan Franck Hertz electron electron meninggalkan katoda setelah dipanasi dengan filamen pemanas. Kemudian electron itu di percepat menuju sebuah kisi oleh beda potensial Vg (ditambahkan energy kinetic), yang dapat diatur. Electron dengan kecepatan Vg dapat menembus kisi dan mencapai plat anoda. Arus electron yang mencapai plat anoda tersebut diukur dengan ammeter A. Jika arus electron tersebut dihalangi dengan suatu atom (Neon), maka electron electron dengan kecepatan Vg itu dapat menumbuk atom atom neon, namun tidak ada pelepasan energy karena yang terjadi adalah tumbukan elastic sempurna. Untuk membuat electron melepaskan energinya adalah jika electron memiliki energy yang cukup untuk menyebabkan atom Neon bertransisi ke suatu keadaan eksitasi. Setelah electron mengalami tumbukan tersebut maka akan bergerak dengan energy lebih rendah. Dengan demikian jika electron harus melewati kisi dan energinya tidak cukup untuk mengatasi tegangan perlambat rendah, ia tidak akan dapat mencapai plat anoda, sehingga arus pada ammeter pun akan mengalami penurunan. Dari percobaan ini diketahui bahwa panjang gelombang Neon adalah dan energy eksitasi yang diperlukana adalah 16,00 ev, selain itu dihasilkan sebuah grafik hubungan antara Ia dengan tegangan kisi Vg yang menunjukkan adanya penurunan arus dengan Vg tertentu sebagai berikut : Gambar 1. Grafik hubungan I a dan V g

3 Dengan demikian percobaan ini memberikan suatu bukti langsung mengenai kehadiran keadaan eksitasi atom. 3

4 METODE PERCOBAAN Percobaan ini dilakukan dengan pengamatan langsung pada alat Franck Hertz dan pengamatan secara computerize dari data hasil percobaan tersebut. Tempat dan Waktu Percobaan Tempat : Laboratorium Fisika Radiasi Waktu : Senin, 19 September 011 Peralatan 1. Pesawat Franck Hertz. Laptop/computer ( program excel) Prosedur 1. Mengamati fungsi fungsi peralatan yang terdapat pada pesawat Franck Heratz sebelum melakukan percobaan, agar pada saat melakukan percobaan bisa berjalan lancar.. Memilih saklar AUTO untuk percobaan pertama bila ingin menaikkan tegangan antara katoda percobaan Frank Hertz dengan grid kedua (G) secara otomatis dan selanjutnya diganti dengan tipe MANU untuk pengamatan yang lebih jelas. 4

5 3. Memilih saklar INTERNAL untuk mengukur arus antara G dengan plate (P) Frank Hertz. 4. Mengubah ubah nilai G 1 -K dan G -P pelan pelan dan mengamati setiap perubahan arus yang terukur (I a ) untuk setiap nilai V g, hingga terjadi perubahan nilai arus secara berkala/mendapatkan nilai 3 puncak. 5. Untuk mendapatkan pengukuran nilai I a dan V g secara jelas sehingga dapat dibuat sebuah grafik, maka saklar yang dihidupkan adalah MANU, kenudian rubah nilai (G -K) secara berkala (setiap skala pada voltmeter/setiap kenaikan 4Volt) dan amati berapakah arus yang terukur di ampermeter Franck Hertz. 6. Jangan lupa sebelum pengamatan untuk Ia dan Vg, setting tombol penge_nol (zero adj) supaya hasil yang di dapatkan akurat. Serta, tombol gain untuk mengatur kenaikan Ia supaya dapat diamati dengan mudah atau terbaca pada skala yang sesuai. 7. Setelah data terkumpul maka gunakan aplikasi excel untuk membuat grafik. 5

6 ANALISIS DATA Tabel kenaikan arus (I a ) dgn kenaikan V g secara otomatis Tegangan Kuat Arus Tabel kenaikan arus (I a ) dengan kenaikan V g secara manual No Tegangan Kuat Arus No Tegangan Kuat Arus Grafik arus anoda (I a ) sebagai fungsi tegangan kisi (V g ) I a V g Gambar 1.3 Grafik Hubungan arus anoda (I a ) sebagai fungsi tegangan kisi (V g ) 6

7 Mencari tegangan kritis Diketahui : V 1 = 36 V = 5 V 3 = 68 Menghitung tegangan kritis Nilai V e N V n1 V V V N m 16,00 volt V 56,00 volt volt V 51 V 56,00 volt 0 0 0volt Maka: V ( 16,00 0,00) volt Nilai λ hc eve hc eve 7

8 (6, (1,6 10 0, )(, m )(16,00) ) 776 (A= angstrom) Menghitung Energi Foton E E eks eks (1,6 10, )(16,00) J Perbandingan E percobaan dengan literature 8

9 Gambar1.4 Diagram parsial energy Neon 9

10 PEMBAHASAN Pada percobaan Franck-Hertz yang kami lakukan pada dasarnya terjadi peristiwa sebagai berikut: Elektron yang dipercepat bertumbukan dengan atom (Neon) dan memberikan energinya ke elektron pada atom, menyebabkan elektron pada atom dapat berpindah ke tingkat energi yang lebih tinggi (mengalami eksitasi electron). Adanya eksitasi electron juga dapat ditunjukkan dengan adanya penurunan arus yang nampak pada percobaan Franck Hertz. Hal ini disebabkan karena adanya electron yang melepaskan energinya. Electron menumbukkan dirinya pada atom atom Neon dan setelahnya akan bergerak dengan energy yang lebih rendah. Dengan demikian jika electron harus melewati kisi dan energinya tidak cukup untuk mengatasi tegangan perlambat rendah, ia tidak akan dapat mencapai plat anoda, sehingga arus pada ammeter pun akan mengalami penurunan. Dan hal ini pulalah yang menyebabkan grafik nampak seperti gambar 1.3 diatas. Tegangan kisi antara yang di sett secara automatis dengan yang manual menunjukkan hasil yang berbeda, hal ini disebabkan karena pengamatan yang kurang teliti. Selain itu, kenaikan tegangan terjadi begitu singkat sehingga pengamat tidak bisa menentukan nilanya secara tepat. Sehingga kami memilih untuk menganalisis selisih Tegangan kisi ( V e ) ini pada percobaan yang secara manual. Tegangan kritis dari penghitungan analisis adalah 16,00 Volt dengan simpangan 0 atau tidak ada kesalahan sama sekali. Sehingga bisa dikatakan bahwa percobaan Frank hertz yang kami lakukan berhasil. Selain itu, hasil dari percobaan menunjukkan bahwa energy foton yang dihasilkan adalah 16 ev yang artinya electron pada atom neon berada pada keadaan metastabil (state eksitasi yang memiliki lifetime relatif panjang), sehingga probabilitas untuk kembali ke ground state sangat kecil. Jika dilihat dari hasil percobaan yang di bandingkan dengan literature (gambar 1.4) maka prosentase kesalahan percobaan yang kami lakukan yakni 15,34 %. Hal ini mengindikasikan bahwa electron Neon juga bisa mengalami transisi electron pada energy 16 ev. Selain itu electron dapat bereksitasi sampai di kulit p dengan energy eksitasi terbesar adalah 18,9 ev. 10

11 KESIMPULAN Penurunan arus ( I a ) yang terjadi dalam percobaan Franck Hertz dikarenakan adanya electron yang melepaskan energinya setelah bertumbukan dengan atom neon sehingga electron dari atom atom neon dapat bereksitasi ke tingkat energy yang lebih tinggi. Untuk mengeksitasi electron dari keadaan dasar ke tingkat yang lebih tinggi diperlukan energy sebesar,56 x J atau 16 ev. Panjang gelombang (λ) Neon dalam percobaan adalah 776 A Prosentase kesalahan dari energy foton antara percobaan dan literature adalah 15,34 %. 11

12 DAFTAR PUSTAKA 1. Hertz/Franck-Hertz.pdf Krane, Kenneth. Fisika Modern. Penerbit: Universitas Indonesia (UI-Press).008 1