MAKALAH FISIKA MODERN "EKSITASI ATOM"
MAKALAH
FISIKA MODERN
“EKSITASI
ATOM”
DISUSUN
OLEH : KELOMPOK 7
1.
LISA
ANGGRAINI (A1C317032)
2.
NANYA
APRILIA (A1C317066)
3.
SHANIA
NURDINI (A1C317078)
4.
SURYANTI (A1C317068)
5.
VETTY
MILYANI (A1C317022)
DOSEN
PENGAMPU : ALRIZAL, S.Pd., M.Si
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN
FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS KEGURUAN DAN
ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS JAMBI
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat
Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat-Nya sehingga makalah ini dapat tersusun
hingga selesai. Tidak lupa pula kami mengucapkan banyak terima kasih atas
bantuan dari dosen pengampu Mata Kuliah Fisika Modern yang telah berkontribusi
memberikan arahan dan materi. Makalah ini membahas mengenai Eksitasi Atom.
Penulis sangat berharap
makalah ini dapat berguna dalam rangka menambah wawasan dan pengetahuan
mengenai eksitasi atom. Penulis juga menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan
makalah ini terdapat kekurangan. Untuk itu, penulis berharap adanya kritik,
saran, dan usulan demi perbaikan yang akan datang dengan mengingat tidak ada
sesuatu yang sempurna tanpa sarana yang membangun.
Semoga makalah ini
dapat dipahami bagi siapapun yang membacanya. Sekiranya makalah yang telah
disusun ini dapat berguna bagi kami sendiri maupun orang lain. Sebelumnya kami
mohon maaf apabila terdapat kesalahan kata-kata yang kurang berperan dan kami
memohon kritik serta saran yang dapat membangun demi perbaikan yang akan
datang.
Jambi, November 2018
Penulis
DAFTAR ISI
BAB
I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pada
tahun 1914 James Franck dan Gustav Hertz melakukan eksperimen untuk menguji
secara langsung hipotesis Bohr yang menyebutkan bahwa energi atom itu
terkuantisasi. Atom gas bertumbukan dengan elektron–elektron dan memperoleh
energi dari tumbukan hanya jika energi elektron melampaui ambang tertentu.
Eksperimen ini menunujukkan secara langsung bahwa tingkat energi atomik memang
ada dan tingkat – tingkat ini sama dengan tingkat – tingkat yang terdapat pada
spektreum garis. Teori atom Bohr memperkenalkan atom sebagai sejenis miniatur
planet mengitari matahari, dengan elektron-elektron mengelilingi orbitnya
sekitar bagian pokok, tapi dengan perbedaan yang sangat penting. Bilamana
hukum-hukum fisika klasik mengatakan tentang perputaran orbit dalam segala
ukuran, Bohr membuktikan bahwa elektron-elektron dalam sebuah atom hanya dapat
berputar dalam orbitnya dalam ukuran spesifik tertentu. Atau dalam kalimat
rumus lain : elektron-elektron yang mengitari bagian pokok berada pada tingkat
energi (kulit) tertentu tanpa menyerap atau memancarkan energi. Elektron dapat
berpindah dari lapisan dalam ke lapisan luar jika menyerap energi.
Sebaliknya,elektron akan berpindah dari lapisan luar ke lapisan lebih dalam
dengan memancarkan energi.
Berdasarkan
uraian di atas, maka kami mengangkat topik permasalahan yaitu mengenai eksitasi
atom berdasarkan percobaan Franck-Hertz agar dapat memahami bagaimana atom
tersebut dapat menyerap dan memancarkan energi.
1.2
Rumusan Masalah
1. Apa definisi dari eksitasi atom?
2. Apa yang dimaksud dengan resonansi
magnetik?
3. Bagaimana proses eksperimen
Franck-Hertz?
4. Bagaimana proses eksitasi oleh
elektron dan foton?
5. Bagaimana penyelesaian soal mengenai
eksitasi atom?
1.3
Tujuan
1. Untuk dapat mengetahui definisi dari
eksitasi atom.
2. Untuk dapat mengetahui pengertian
dari resonansi magnetik.
3. Untuk dapat mengetahui proses
eksperimen Franck-Hertz.
4. Untuk dapat mengetahui proses
eksitasi oleh elektron dan foton.
5. Untuk dapat menyelesaikan
permasalahan mengenai eksitasi atom.
BAB
II
PEMBAHASAN
2.1 Definisi Eksitasi Atom
Eksitasi
dalam fisika adalah penambahan sejumlah diskrit energi (disebut energi
eksitasi) untuk sistem-seperti inti atom, atom, atau molekul sehingga
menghasilkan perubahan yang biasanya dari kondisi energi terendah (keadaan
dasar) ke salah satu energi yang lebih tinggi (keadaan tereksitasi).
Dalam sistem nuklir, atom, dan
molekul, keadaan-keadaan tereksitasi tidak terus didistribusikan tetapi memiliki
nilai energi diskrit tertentu saja. Dengan demikian, energi eksternal (energi
eksitasi) dapat diserap dalam jumlah diskrit.
Dengan demikian, dalam atom hidrogen
(terdiri dari elektron yang mengorbit terikat dengan inti satu proton), energi
eksitasi 10,2 elektron volt diperlukan untuk mendorong elektron dari keadaan
dasar ke keadaan tereksitasi pertama. Sebuah energi eksitasi yang berbeda (12,1
elektron volt) akan dibutuhkan untuk menaikkan elektron dari keadaan dasar ke
keadaan tereksitasi kedua.
Demikian pula, proton dan neutron
dalam inti atom merupakan sistem yang dapat dinaikkan secara diskrit menjadi
tingkat energi yang lebih tinggi dengan menyediakan energi eksitasi yang tepat.
Energi eksitasi nuklir kira-kira 1.000.000 kali lebih besar dari energi
eksitasi atom. Untuk inti timbal-206, sebagai contoh, energi eksitasi dari
keadaan tereksitasi pertama adalah 0,80 juta elektron volt dan kedua keadaan
eksitasi kedua 1,18 juta elektron volt.
Energi eksitasi disimpan dalam atom
yang tereksitasi dan inti yang memancarkan cahaya biasanya terlihat dari atom
dan sebagai radiasi gamma dari inti karena mereka kembali ke keadaan dasar.
Energi ini juga bisa hilang oleh tumbukan.
Proses eksitasi adalah salah satu
sarana utama dimana materi menyerap pulsa energi elektromagnetik (foton),
seperti cahaya, dan dengan dipanaskan atau terionisasi oleh dampak partikel
bermuatan, seperti elektron dan partikel alpha. Dalam atom, energi eksitasi
diserap oleh elektron yang mengorbit yang diangkat ke tingkat energi yang berbeda
yang lebih tinggi.
Dalam inti atom, energi diserap oleh
proton dan neutron yang ditransfer ke keadaan tereksitasi. Dalam molekul,
energi yang diserap tidak hanya oleh elektron, yang sangat antusias untuk
tingkat energi yang lebih tinggi, tetapi juga oleh seluruh molekul, yang sangat
tereksitasi untuk keadaan diskrit dari getaran dan rotasi.
Sebuah atom dapat mengeksitasi ke
tingkat energi di atas tingkat energi dasar yang menyebabkan atom tersebut
memancarkan radiasi melalui dua cara. Salah satunya adalah tumbukan dengan
partikel lain. Pada saat tumbukan, sebagian dari energi kinetik pada partikel
akan diserap oleh atom. Atom yang tereksitasi dengan cara ini akan kembali ke tingkat dasar dalam waktu
rata-rata 10-8 detik dengan memancarkan satu foton atau lebih. Cara lainnya adalah dengan
lecutan listrik dalam gas bertekanan rendah, sehingga timbul medan listrik yang
mempercepat elektron dan ion atomic sampai energi kinetiknya cukup untuk
mengeksitasi atom ketika terjadi tumbukan. Misalnya pada lampu neon dan uap air
raksa, medan listrik kuat yang terpasang antara elektroda dalam tabung berisi
gas menimbulkan emisi radiasi spektral karakteristik dari gas itu yang ternyata
merupakan cahaya berwarna kemerah-merahan (dalam kasus neon) dan cahaya
kebiru-biruan (dalam kasus uap air raksa), dalam percobaan ini menggunakan uap
air raksa sebagai media.
Mekanisme
eksitasi yang berbeda terpaut jika sebuh atom menyerap sebuah atom cahaya yang
energinya cukup untuk menaikkan atom tersebut ke tingkat energi yang lebih
tinggi. Misalnya, foton dengan panjang gelombang 121,7 nm dipancarkan ketika
atom hidrogen dalam n = 2 menjadi turun ke keadaan n = 1. Berikut adalah proses
mengenai asal usul spektrum penyerapan :
Gambar 1: Bagaimana garis spektrum emisi dan penyerapan berasal.
Gambar 2: Garis-garis gelap dalam spektrum penyerapan tidak pernah benar-benar gelap.
Jika cahaya putih yang mengandung semua panjang gelombang
dilewatkan melalui gas hydrogen, foton dengan panjang gelombang yang
bersesuaian dengan transisi antara tingkat energi yang bersangkutan akan
diserap. Atom hidrogen yang tereksitasi yang ditimbulkannya akan memancarkan
kembali energi yang eksitasinya hampir saat itu juga, tetapi foton keluar dalam
arah yang rambang dengan hanya beberapa daya yang berarah sama dengan berkas
semula dari cahaya putih tersebut. Jadi, garis gelap dalam spektrum absorbsi
tidak 100% hitam dan hanya terlihat hitam karena terjadi kontras dengan latar
belakang yang terang. Garis yang seharusnya dalam spektrum absorbsi setiap unsur
bersesuaian dengan garis pada spektrum emisi yang menyatakan transisi ke
tingkat dasar yang cocok dengan hasil eksperimen (Beiser, 2003 : 142-144).
2.2
Resonansi Magnetik
Resonansi
magnetik adalah suatu resonansi absorbsi, dimana terjadi serapan tenaga secara
drastis apabila besarnya tenaga tepat sama dengan yang di perlukan misalnya
untuk mengeksitasi atom, yakni untuk menaikkan tingkat tenaga elektron atom.
Perconaan Franck- Hertz adalah suatu resonansi absorpsi, dimana tenaga kinetik
arus elektron diserap secara drastis sewaktu tenaga kinetik itu tepat sama
dengan yang dibutuhkan untuk mengeksitasi atom Hg ; apabila tenaga kinetik itu melebihi apa yang diperlukan maka absorpsi
itu justru hampir tidak terjadi. Contoh lain resonansi absorpsi adalah
percobaan Lamb – Retherford, dimana tenaga gelombang elektromagnetik di serap
secara drastis apabila frekuensinya v, tepat sama dengan yang di perlukan untuk
mengeksitasi atom H menurut hubungan 
Dalam
hal resonansi magnetik, terjadi serapan gelombang elektromagnetik secara
drastis apabila frekuensi gelombang itu tepat sama dengan yang di perlukan untuk mengeksitasi
atom sehingga tingkat tenaganya yang
berkaitan dengan bilangan kuantum magnetik dinaikkan. Tapi bilangan
kuantum ini muncul dan menjadi ada artinya hanya bilamana atom di kenakan medan
magnet luar H0 misalnya
(Soedojo, 2001 : 217).
2.3
Proses Eksperimen Frank-Hertz
Pada tahun 1941, fisikawan jerman James
Franck dan Gustav Hertz menunjukkan bahwa jarang energi ini benar-benar ada.
Percobaan yang mereka lakukan pada prinsipnya adalah sederhana,yaitu mereka
mencoba mengukur energi kinetik elektron sebelum dan sesudah di timbulkan pada
atam-atom merkuri. Percobaan di lakukan dengan suatu tabung yang menghasilkan
sinar katoda. Tabung ini diisi dengan uap merkuri ketika berkas sinar katoda
memancar dari katoda, elektron dalam berkas ini akan menghantam atom-atom uap
merkuri. Energi kinetik (Ek) berkas sebelum menghantam atom merkuri dapat di
hitung dengan menghitung beda pontensial
antara katoda dan anoda. Berkas elektron
akan melewati anoda menuju ke pengumpul elektron yang dihubungkan dengan sebuah
mikroampere meter. Pengumpul di beri teganggan lebih negatif dari anoda. Ketika
energi kinetik elektron kurang dari selisih energi pontensial anoda dan
pengumpul, elektron tidak akan ke pengumpul (arus tidak akan terdekteksi).
Dengan pengatur tegangan pengumpul, dapat mengamati besarnya energi kinetik
elektron setelah menghantam atom-atom merkuri.
Dalam
percobaan pertamanya, Franck dan Hertz memberi tegangan yang tidak terlalu
besar antara katoda dan anoda sehingga energi kinetik elektron yang terpancar
tidak terlalu besar, misalnye 2 elektron-volt, ia mengamati ternyata energi
elektron yang keluar setelah menghantam atom merkuri massanya berapa ratus ribu
kali massa elektron. Ketika elektron datang dan menumpuk atom merkuri, elektron
akan terpental seperti bola pimpong yang ringan terpentang ketika mengenai
sebual bola bolling yang besar dan berat. Tumbukan seperti ini dinamakan
tumbukan elastis. Dalam tumbukan elastis ini atam-atom merkuri hanya mengambil
sedikit sekali energi elektron. Elektron praktis tidak kehilangan energi. Tetapi
ketika energi kinetik elektron yang datang dinaikan sampai 5 elektron-volt,
hasil eksperimen berubah secara dramatris. Franck dan Hertz mengamati bahwa
energi elektron yang keluar hanya 0,1eV. Elektron kehilangan 4,9 eV. Ketika
energi elektron yang datang 6eV, energi elektrom yang keluar hanya 1,1eV.
Elektron juga kehilangan 4,9eV. Hasil ini menunjukan bahwa atom merkuri hanya
mengambil energi sebesar 4,9eV; kurang dari ini,atom merkuri tidak akan
mengambilnya. Franck dan Hertz mencoba membuat kesimpulan bahwa sesungguhnya
apa yang dikatakan Bohr bahwa energi atom yang bertingkat-tingkat itu benar.
Peristiwa penyerapan energi 4,9 eV terjadi karena atom merkuri menyerap
elektron yang datag untuk menaikkan energi atom merkuri kedalam eksitasi
pertama. Energi sebesar 6,76eV di gunakan untuk menaikan keadaan atom sehingga
berada pada keadaan eksitasi kedua, demikian juga enegi 10,4 eV adalah untuk
menaikan sistem atom pada keadaan eksitasi ketiga (Surya, 2009 : 66-68).
Percobaan berdasarkan eksitasi oleh tumbukan dilakukan oleh James Franck dan Gustav Hertz (keponakan dari Heinrich Hertz) mulai tahun 1914. Percobaan ini menunjukkan bahwa tingkat energi atom memang ada. Franck dan Hertz membombardir uap berbagai unsur dengan elektron yang diketahui energinya, menggunakan alat seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah. Perbedaan potensial yang kecil (Vo) antara grid dan pelat pengumpul mencegah elektron untuk memiliki energi kurang dari minimum tertentu dari kontribusi arus I melalui ammeter. Semakin tinggi potensial V nya, maka semakin banyak elektron yang tiba di pelat.
Gambar 3: Aparatus untuk eksperimen Franck-Hertz.
Gambar 4: Hasil eksperimen Franck-Hertz, menunjukkan potensial penting dalam uap merkuri.
Jika KE dikonservasikan ketika sebuah elektron bertabrakan dengan salah satu atom dalam uap, maka elektron hanya memantul ke arah yang baru. Karena atom jauh lebih berat dari sebuah elektron, maka elektron hampir tidak ada KE dalam prosesnya. Setelah keadaan tertentu, energi tercapai. Namun, arus pelat turun secara tiba-tiba. Ini menunjukkan bahwa sebuah elektron bertabrakan dengan salah satu atom memberikan beberapa atau semua KE untuk membangkitkan atom ke tingkat energi di atas kondisi dasarnya. Tabrakan seperti ini disebut inelastis, yaitu tumbukan elastis di mana KE dikonservasikan. Energi elektron tertentu sama dengan energi yang diperlukan untuk menaikkan atom ke keadaan tereksitasi terendah. Kemudian, karena potensial V yang terakselerasi semakin meningkat, arus pelat kembali meningkat. Hal ini dikarenakan elektron memiliki cukup energi yang tersisa untuk mencapai pelat setelah menjalani tabrakan inelastik. Akhirnya terjadi penurunan tajam dalam arus lempeng, yang timbul dari eksitasi tingkat energi yang sama pada atom lain oleh elektron. Dengan demikian, potensial yang lebih tinggi dapat dihasilkan dari dua atau lebih tabrakan inelastik dan kelipatan dari yang terendah. Untuk memeriksa bahwa potensial kritis dipengaruhi oleh tingkat energi atom, Franck dan Hertz mengamati spektrum emisi uap selama penembakan elektron. Dalam kasus uap merkuri, mereka menemukan bahwa energi elektron minimum 4,9 eV diperlukan untuk merangsang garis 253,6 nm spektrum merkuri-dan foton 253,6 nm cahaya memiliki energi hanya 4,9 eV. Percobaan Franck-Hertz dilakukan tak lama setelah Bohr mengumumkan teorinya tentang atom hidrogen, dan mereka secara independen mengkonfirmasi ide-ide dasarnya (Beiser, 2003 : 144-145).
Marilah kita bayangkan percobaan berikut yang dilakukan dengan peralatan yang diperlihatkan pada gambar dibawah. Elektron-elektron meninggalkan katoda, yang dipanasi dengan sebuah filamen pemanas. Semua elektron itu kemudian dipercepat menuju sebuah kisi oleh beda potensial V, yang dapat diatur. Elektron dengan energi V elektron-volt dapat menembus kisi dan jatuh pada pelat anoda. Arus elektron yang mencapai pelat anoda diukur dengan menggunakan ammeter A.
Gambar 1: Peralatan Franck-Hertz, berkas elektron yang meninggalkan katoda C dipercepat oleh tegangan V menuju kisi G, dan mencapai pelat P dimana mereka diukur oleh ammeter A.
Sekarang, andaikanlah tabungnya diisi dengan gas atom hidrogen. Jika tegangan dinaikkan dari nol, makin banyak elektron yang mencapai pelat anoda, dan bersamaan dengan itu naik pula arus elektriknya. Elektron-elektron didalam tabung tentu saja dapat menumbuk atom-atom hidrogen, namun tidak ada energi yang dilepaskan dalam tumbukan ini. Jadi tumbukannya elastik sempurna. Satu-satunya cara elektron dapat melepaskan energinya dalam suatu tumbukan dengan atom hidrogen adalah jika elektron memiliki energi yang cukup untuk menyebabkan atom hidrogen bertransisi ke suatu keadaan eksitasi. Dengan demikian, apabila energi elektron mencapai dan sedikit melebihi energi 10,2 elektron-volt (atau ketika tegangan mencapai 10,2 V), elektron dapat melakukan tumbukan tak elastik dengan atom hidrogen, dan meninggalkan energi 10,2 elektron-volt pada atom hidrogen (yang sekarang berada pada tingkat n = 2), sedangkan elektron setelah tumbukan bergerak dengan energi yang lebih rendah. Dengan demikian, jika elektron harus melewati kisi dan energinya tidak cukup untuk mengatasi tegangan perlambat rendah, ia tidak dapat mencapai pelat anoda. Jadi, apabila V = 10,2 V, akan teramati penurunan arus. Bila V dinaikkan menjadi lebih besar, arusnya akan naik kembali, dan kemudian turun lagi ketika V = 12,1 V ; pada tegangan ini tumbukan tak elastik menyebabkan atom hidrogen tereksitasi ke tingkat n = 3. Proses ini akan terus berlangsung hingga V = 13,6 V, pada tegangan ini tumbukan akan menyebabkan atomnya terionisasi. Jika V dinaikkan terus, akan segera tampak efek tumbukan jamak. Artinya, apabila V = 20,4 V, sebuah elektron dapat melakukan tumbukan tak elastik dengan atom dengan akibat mengeksitasikan atomnya ke keadaan n = 2. Pada proses ini, elektron kehilangan energi 10,2 elektron-volt, sehingga setelah tumbukan ia bergerak dengan energi 10,2 elektron-volt, yang cukup untuk mengeksitasikan atom hidrogen kedua lewat tumbukan tak elastik. Jadi, jika penurunan arus diamati terjadi pada tegangan V, penurunan serupa akan teramati pada tegangan-tegangan 2V, 3V,...... Lebih umum, jika penurunan arus teramati pada tegangan V1 dan V2, maka penurunan arus yang sama akan teramati pula pada tegangan-tegangan V1 + V2, 2V1 + V2, V1 + 2V2, dan seterusnya.
Dengan demikian, percobaan ini memberikan kita suatu bukti langsung mengenai kehadiran keadaan eksitasi atom. Sayangnya, tidaklah mudah untuk melakukan percobaan ini dengan atom hidrogen, karena secara alamiah hidrogen tidak hadir dalam bentuk atom, melainkan dalam bentuk molekul H2. Karena molekul menyerap energi dalam berbagai cara, penafsiran percobaannya akan menjadi kabur. Pada tahun 1914, percobaan serupa dilakukan oleh Franck dan Hertz, dengan menggunakan tabung berisi uap air raksa. Hasil percobaan mereka diperlihatkan pada gambar dibawah.
Gambar 2: Hasil percobaan Franck-Hertz dengan menggunakan air raksa. Arus menurun pada V = 4,9 V, V = 9,8 V (2 x 4,9 V), V = 14,7 V (3 x 4,9 V).
Gambar diatas memperlihatkan secara jelas bukti kehadiran sebuah keadaan eksitasi pada 4,9 elektron-volt. Apabila tengangannya merupakan kelipatan dari 4,9 V, maka tampak suatu penurunan dalam arus. Dan bertepatan dengan itu, spektrum pancar dari uap air raksa memperlihatkan suatu garis benderang ultraviolet pada panjang gelombang 254 nm, yang berkaitan dengan energi sebesar 4,9 elektron-volt ; dan ini dapat terjadi dari transisi antara keadaan eksitasi dengan energi 4,9 elektron-volt yang sama ke tingkat dasarnya. Dengan demikian, bukti awal energi diskret dari berbagai keadaan atom ini tidak hanya mengukuhkan asas-asas umum model atom Bohr, tetapi juga memperlihatkan secara langsung kuantisasi energi dari berbagai sistem fisis (Krane, 1992 : 253-255).
Menurut
Yaz (2007 : 237-238), Franck dan Hertz membuat peralatan percobaan yang
ditunjukkan pada Gambar 8.32. Dalam percobaan mereka, unsur-unsur dalam keadaan
gas (mereka menggunakan uap raksa) dirangsang oleh electron-elektron yang
dipercepat untuk membuktikan apakah atom itu mempunyai tingkat-tingkat energy
atau tidak. Elektron-elektron dari pistol electron (electron gun) memasuk
tabung gas yang berisi uap raksa dan mengeksitasi atom-atom merkuri dengan
energy dari sumber tegangan V. Elektron yang menyebabkan eksitasi melewati kisi
dan mencapai tabung kedua, kemudian elektron-elektron menumbuk pelat logam dan
menghasilkan arus A.
Tegangan V0 disesuaikan
untuk memperlambat elektron-elektron sehingga hanya electron yang melaampaui
tingkat energy tertentu yang menghasilkan arus tersebut. Tujuan utama dalam
percobaan ini adalah untuk mengontrol energi-energi dalam elektron yang
tersebar melewati kisi. Dengan demikian, mereka dapat mengukur energi-energi
elektron di pintu masuk dan keluar dari tabung gas.
 |
Ketika
energi-energi electron mulai dari 0 V, nilai arus dalam tabung kedua meningkat
secara langsung. Namun, penurunan arus yang tiba-tiba, baru teramati ketika
energi-energi electron mendekati 4,9 eV. Ketika energy electron dinaikkan
terus, arus meningkat lagi. Perlu dicatat bahwa nilai-nilai tegangan yang
dirancang menahan arus jatuh pada kelipatan 4,9 eV. Dengan kata lain, electron
berenergi 4,9 eV diserap oleh satu atom dan elektron-elektron yang berenergi 2
(4,9 eV) = 9,8 eV diserap olehdua atom, begitu juga electron berenergi 3 (4,9
eV) = 14,7 eV diserap oleh tiga atom. Hasil dari percobaan ini jelas. Dalam
tabung gas, hanya elektron-elektron yang mempunyai energy tertentu yang dapat
mengeksitasi atom-atom raksa. Hal ini merupakan bukti bahwa atom-atom raksa
mempunyai tingkat-tingkat energi yang berlainan. Dengan demikian, dengan percobaan
ini, Frank dan Hertz membuktikan suatu gagasan, yang pertama kali dikemukakan
oleh Bohr, bahwa atom mempunyai tingkat-tingkat energi.
Dalam penelitian selanjutnya,
diketahui nilai 4,9 eV adalah tingkat energy pertama atom raksa. Pada Gaambar
8.34, diperlihatkan tingkat-tingkat energi atom raksa.
 |
Menurut
Daton, dkk (2007 : 254-255), teori Bohr tentang atom hidrogen berhasil dengan
baik dalam menerangkan terjadinya spektrum hidrogen. Dari teori itu juga
dijelaskan bahwa atom memiliki tingkat-tingkat energi tertentu. Diantara
tingkat-tingkat energi itu terdapat daerah kosong atau jurang energi. Pada
tahun 1914, James Franck dan Gustav
Hertz melakukan percobaan untuk membuktikan keberadaan tingkat energi dan
jurang energi tersebut.
Perangkat percobaan Franck - Hertz
cukup sederhana. Tabung kaca diisi uap Hg (merkuri).Tabung itu dilengkapi
dengan katoda (k) denagan pemanasnya, anoda berlubang (A), dan kolektor (C).
Gambar: Skema Alat
Percobaan Franck -Hertz
Elektron
termionik yang berasal daraai katoda ditarik dengan beda potensial anoda-katoda
yang besarnya sama dengan V sehingga elektron tersebut akan memililki energi
kinetik sebesar eV.
Antara
anoda (A) dengan kolektor (C) diberi beda potensial Vs dengan potensial C lebih
rendah dari pada A. Pada umumnya Vs= ½ V. Jika enenrgi kinetik elektron termionik
lebih besar dari pada ½ eV, elektron termionik tesebut dapat mencapai kolektor
C, dan akan muncul sebagai arus yang melalui mikroampermeter (G). Dengan
demikian, mikroampermeter G berfungsi sebagai pemantau banyak sedikitnya
elektron yang mencapai kolektor C. Energi kinetik elektron sebanding dengan
potensiaal V.
Jadi, hubungan antara
banyaknya elektron termionik yang mencapai kolektor dengan energi kinetiknya
dapat digambarkan dalam grafik I –V.
Gambar:
Grafik Hubungan I - V dari percobaann Franck – Hertz
Dari
grafik terlihat bahwa pada interval harga V tertentu, kuat arus turun drastis.
Ini artinya elektron termionik kehilangan energi kinetik pada harga-harga
tertentu. Setelah diteteli, ternyata hilangnya energi ituterjadi pada setiap
harga 4,9 eV. Percobaan lebih lanjut menunjukkan hilangnya energi itu juga
terjadi pada setiap harga 6,7 eV, 10,4 eV, dan harga yang lebih tinggi lagi.
Hilangnya
energi elektron termionik karena deserap oleh atom-atom Hg. Karena menyerap
energi, maka atom Hg naik ke tingkat energi yang lebih tinggi (tingkat
eksitasi). Jadi tingkat-tingkat energi eksitasi atom Hg hanya pada harga-harga
tertentu, tidak pada sebarang harga. Jika energi kinetik elektron termionik
diluar harga-hahrga tersebut maka akan terjadi tumbukan lenting sempurna antara
elektron termionik dengan atom-atom Hg. Pada tumbukan lenting sempurna,
elektron termionik tidak kehilangan energi sehingga dapat mencapai kolektor.
Dengan demikian, Franck
dan Hertz berhasil menunjukkan adanya tingkat-tingkat energi pada atom seperti
yang dikatakan dalam teori atom Bohr.
Gambar: Beberapa
Tingkat Energi Atom Hg
Saat
menyelidiki hamburan inelastis elektron, J. Franck dan G. Hertz membuat
penemuan yang dikonfirmasi secara langsung pengukuran hipotesis Bohr tentang
kuantisasi energi dalam atom. Pertama kali dilakukan pada tahun 1914, sekarang
menjadi percobaan laboratorium sarjana standar. Gambar dibawah adalah skema
diagram peralatan. Pemanas kecil memanaskan katoda. Elektron dikeluarkan katoda
dipanaskan dan dipercepat menuju grid, yang pada V0 potensial positif relatif
terhadap katoda. Beberapa elektron melewati grid dan mencapai plat P, yang pada
potensi yang sedikit lebih rendah. Tabung diisi dengan gas bertekanan rendah
dari elemen yang sedang diselidiki (uap merkuri, di Franck dan Eksperimen
Hertz). Percobaan ini melibatkan pengukuran arus pelat sebagai fungsi. Karena V0
meningkat dari 0, arus akan meningkat sampai nilai kritis (sekitar 4,9 V untuk
Hg) tercapai, pada saat mana arus tiba-tiba berkurang. Seperti V0
berkerut lebih jauh, arus naik lagi. Penjelasan dari hasil ini sedikit lebih
mudah untuk divisualisasikan jika kita berpikir untuk sebuah tabung yang diisi
dengan atom hidrogen sebagai pengganti merkuri.
Elektron
dipercepat oleh V0 yang bertabrakan dengan elektron hidrogen tidak
dapat mentransfer energy ke yang terakhir kecuali mereka telah memperoleh energi
kinetik eV0 E2 E1 10.2 eV karena elektron hidrogen sesuai dengan
model Bohr tidak dapat menempati tempat-tempat dengan energi antara E1 dan E2.
Tabrakan seperti itu akan menjadi elastis; yaitu, energi kinetik elektron
insiden tidak akan berubah oleh tabrakan, dan karenanya bisa mengatasi potensi
V dan berkontribusi pada I.
(A) Diagram skematis dari eksperimen
Franck-Hertz. Elektron dikeluarkan dari katoda C dipanaskan pada nol potensi
ditarik ke grid positif G. Mereka yang melewati lubang-lubang di grid dapat
mencapai pelat P dan dengan demikian berkontribusi pada arus I jika mereka
memiliki energi kinetik yang cukup untuk mengatasi potensi balik kecil V.
Tabung mengandung gas bertekanan rendah dari elemen yang sedang dipelajari.
(b)
Hasil untuk hidrogen. Jika elektron yang masuk tidak memiliki cukup energi
untuk mentransfer E E2 E1 ke elektron hidrogen di orbit n 1 (keadaan dasar),
maka hamburan akan elastis. Jika elektron yang masuk memiliki setidaknya E
energi kinetik, maka tabrakan inelastik dapat terjadi di mana E ditransfer ke n
1 elektron, memindahkannya ke orbit n 2. Elektron yang tereksitasi biasanya
akan kembali ke keadaan dasar dengan sangat cepat, memancarkan foton energi E.
Dengan energi yang tidak mencukupi untuk
mengatasi potensi retardasi V yang kecil, elektron yang datang tidak dapat lagi
berkontribusi pada arus pelat I, dan turun tajam. Situasi dengan Hg dalam
tabung lebih rumit karena Hg memiliki 80 elektron. Meskipun teori Bohr tidak
dapat memprediksi energi individu mereka, kami masih mengharapkan adanya energy
harus dikuantisasi dengan keadaan dasar, keadaan tereksitasi pertama, dan
seterusnya, untuk atom. Jadi, penjelasan potensi kritis 4,9eV yang diamati
untuk Hg adalah yang pertama keadaan bersemangat adalah sekitar 4,9 eV di atas
tingkat terendah (keadaan dasar). Elektron dengan en- Lebih sedikit daripada
ini tidak dapat kehilangan energi ke atom Hg, tetapi elektron dengan energi
lebih besar dari 4,9 eV dapat memiliki tabrakan inelastik dan kehilangan 4,9
eV. Jika ini terjadi dekat grid, elektron-elektron ini tidak dapat memperoleh
energi yang cukup untuk mengatasi tegangan balik yang kecil umur V dan mencapai
pelat; karena itu arus berkurang. Jika penjelasan ini benar, atom Hg yang
bersemangat untuk tingkat energi 4,9 eV di atas keadaan dasar harus kembali ke
keadaan dasar dengan memancarkan cahaya panjang gelombang. Memang ada garis
panjang gelombang ini dalam spektrum merkuri. Ketika tabung itu dilihat dengan spektroskop, garis ini terlihat
ketika V0 lebih besar dari 4,9 eV, sementara tidak garis-garis
terlihat ketika V0 kurang dari jumlah ini. Untuk peningkatan lebih
lanjut dalam V0, tambahan penurunan tajam dalam arus diamati, sesuai
baik untuk eksitasi lainnya tingkat dalam Hg (misalnya, keadaan kedua Hg adalah
6,7 eV di atas keadaan dasar) atau ke beberapa eksitasi dari keadaan
tereksitasi pertama, yaitu karena elektron kehilangan 4,9 eV lebih dari satu
kali. Dalam pengaturan yang biasa, beberapa eksitasi tingkat pertama adalah
diamati dan dips terlihat setiap 4,9 eV.
Percobaan
Franck-Hertz adalah konfirmasi penting dari gagasan bahwa spektrum optik crete
adalah karena keberadaannya dalam atom tingkat energi diskrit itu bisa
bersemangat dengan metode nonoptical. Sangat memuaskan untuk dapat
mempertahankan keberadaan tingkat energi diskrit secara langsung dengan
pengukuran hanya menggunakan volt meter dan amperemeter.
Percobaan Franck-Hertz
adalah pendahulu dari teknik yang sangat sensitif untuk mengukur status energi
terkuantisasi atom di kedua gas dan padatan. The tech-nique, disebut
spektroskopi kehilangan energi elektron (EELS), sangat berguna dalam padatan,
di mana ia memungkinkan pengukuran energi jenis-jenis kisi tertentu getaran dan
proses lainnya. Ia bekerja seperti ini. Misalkan elektron dalam suatu balok
ciden semua memiliki energi Einc. Mereka bertabrakan dengan atom-atom material,
menyebabkan mereka menjalani beberapa proses (misalnya, getaran, pengaturan
ulang kisi-kisi, eksitasi elektrontion) yang membutuhkan energi El. Kemudian,
jika elektron balok memulai satu proses seperti itu, ia akan keluar dari
material dengan energi Einc El — yaitu, ia telah tersebar secara inelastically.
Energi keluar dapat diukur dengan sangat akurat menggunakan spektrometer
magnetik yang dirancang khusus untuk elektron. (Tipler, 2008: 174-176).
Pada tahun 1914, James Franck dan Gustav
Hertz melakukan eksperimen untuk menguji secara langsung hipotesis Bohr yang
menyebutkan bahwa energi atom itu terkuantisasi. Dalam radasnya, elektron
dengan energi yang telah diketahui, bertumbukan dengan atom-atom gas, dan
energi yang hilang dari elektron tersebut diukur. Elektron di emisi dari katode
C yang dipanaskan dan dipercepat menuju anode A. Lubang-lubang pada anode
menyebabkan elektron dapat melintas dan menuju ke pelat kolektor (pengumpul) P,
energi kinetik elektron dapat diketahui dengan mengatur voltase pemercepat
antara C dan A. Radas diisi dengan gas yang akan dikaji hingga tekanannya
menjadi rendah. Arus yang datang di P dikaji sebagai fungsi dari energi kinetik
elektron dengan mengubah-ubah voltase pemercepat.
Eksperimen dimulai pada voltase yang
sangat rendah, dan arus meningkat dengan tunak seiring peningkatan voltase
pemercepatnya. Pada voltase tertentu, arus menurun tajam, mendekati nol.
Kenyataan ini menyiratkan bahwa sebagian besar elektron kehilangan eneri
kinetiknya sewaktu bertumbukan dengan atom-atom gas dan tidak bisa mencapai
pengumpul. Jika voltase dinaikkan di atas V tertentu, arus naik lagi,
mengindikasikan bahwa sesudah mengalihkan energi ke atom-atom gas,
elektron-elektron kembali dipercepat dan mencapai pengumpul.
Penurunan mendadak pada kurva arus
terhadap voltase pada V tertentu menunjukkan bahwa elektron-elektron memerlukan
ambang energi kinetik untuk dapat mentransfer energi ke atom-atom gas. Oleh
karena itu, energi atom harus terkuantisasi dalam keadaan diskret. Keadaan
tereksitasi pertama terletak di atas
keadaan dasar (keadaan dengan energi terendah). Jika eksperimen dilanjutkan
dengan voltase pemercepat yang lebih tinggi, maka akan dapat ditunjukkan ambang
energi lainnya yang berhubungan dengan keadaan tereksitasi dengan energi yang
lebih tinggi.
Untuk menegaskan penafsiran ini, Franck
dan Hertz menggunakan spektrograf untuk menganalisis cahaya yang di emisi oleh
atom tereksitasi. Bila voltase pemercepat berada di bawah tegangan tertentu,
tidak ada cahaya yang teramati. Bila voltase pemercepat berada sedikit diatas
tegangan tertentu, satu garis emisi teramati dengan frekuensi yang nyaris sama
dengan
V = ∆E / h = e.Vtertentu
/ h
Pada
nilai voltase pemercepat yang lebih tinggi, muncul garis emisi spektral
tambahan, sesuai dengan ambang energi eksitasi tambahan yang tercapai (Oxtoby,
dkk., 2003 : 16-17).
2.4 Proses Eksitasi oleh Elektron dan Foton
Menurut Yaz (2007 : 238-239), proses eksitasi bisa dilakukan dengan 2 cara, antara lain adalah sebagai berikut :
a. Eksitasi oleh Elektron
Untuk mengetahui energi-energi yang
diperlukan untuk mengeksitasi atom hydrogen, dapat dilihat pada Gambar 8.35.
Tingkat-tingkat energi atom hydrogen dipertimbangkan dengan dua cara. Energi-energi
yang berada di sisi kiri menggambarkan total energi yang dipunyai electron
dalam orbit dan energi-energi yang berada di sisi kanan menggambarkan bagaimana
tingkat-tingkat energi yang sama meningkat dengan anggapan keadaan dasarnya
adalah nol (0). Oleh karena tingkat-tingkat energi di atas keadaan dasar adalah
tingkat-tingkat atom yang dieksitasi, mereka disebut tingkat eksitasi
(excitation level). Keadaan dasar bukanlah tingkat eksitasi. Dengan alasan ini,
orbit ke-2 (n=2) adalah tingkat pertama dan orbit ke-3 (n=3) adalah tingkat
kedua eksitasi. Dengan demikian, umumnya tingkat-tingkat energy adalah 10,2 eV
(setidaknya) untuk tingkatpertama, 12,09 eV (setidaknya) untuk tingkat kedua
dan12,75 eV (setidaknya) untuk tingkat ketiga. Elektron-elektron yang mempunyai
energy kurang dari 10,2 eV tidak dapat membangkitkan atom hidrogen, sedangkan
elektron-elektron dengan energy tidak kurang dari 10,2 eV dapat bereksitasi.
 |
Perhatikan Gambar 8.35,
elektron-elektron dengan energi 5 eV tidak dapat mengeksitasi suatu atom dan
keluar dengan energi yang sama seperti awal. Elektron-elektron dengan energi
10,2 eV dapat mengeksitasi atom hydrogen sampai ketingkat eksitasi pertama atau
keluar tanpa melakukan eksitasi apa pun. Ketika tidak bereksitasi, electron
bertumbukan elastic dengan atom. Elektron-elektron berenergi 12,5 eV dapat
mengeksitasi atom hydrogen hingga tingkat eksitasi pertama dan kedua, tetapi
mungkin juga tidak mengeksitasi atom, serta bertumbukan elastis. Jika electron
mengeksitasi atom hingga tingkat eksitasi pertama, electron keluar dengan
energi 12,5 -10,2 = 2,3 eV. Jika electron mengeksitasi atom ketingkat eksitasi
kedua, electron pergi dengan energi12,5-12,09 = 0,41 eV. Jika tidak bereksitasi
maka electron akan bertumbukan elastic dengan atom dan keluar dengan energi
12,5eV. Elektron-elektron yang berenergi di atas energy ionisasi dapat memutus
sebuah electron dan mengionisasi atom tersebut.
b.
Eksitasi
oleh Foton
Foton
juga dapat menyebabkan eksitasi. Foton-foton yang menyebabkan eksitasi ini
bersumber dari cahaya. Eksitasi atom
oleh foton berbeda dengan eksitasi atom oleh elektron. Ketika berinteraksi
dengan atom, foton melepaskan seluruh energinya ke atom tersebut atau keluar
tanpa kehilangan energy sedikitpun. Dengan demikian, foton-foton dapat
mengeksitasi atom jika energy mereka sama dengan perbedaan energy antara
keadaan dasar dan salah satu tingkat
energy yang lebih tinggi. Untuk dapat membangkitkan atom hidrogen dari
keadaan dasar ke tingkat eksitasi pertama, energi foton sebaiknya adalah 10,2
elektron-volt. Untuk tingkat eksitasi kedua, energi yang diperlukan adalah
12,09 elektron-volt dan foton itu sebaiknya mempunyai energi 12,75
elektron-volt untuk mengeksitasi atom tersebut ke tingkat eksitasi ketiga.
Foton-foton yang menyebabkan eksitasi diserap oleh atom. Akan tetapi,
foton-foton yang energinya berbeda dari perbedaan energi antar tingkat-tingkat
eksitasi tersebut tidak dapat menyebabkan eksitasi. Misalnya, walaupun foton 11
elektron-volt mempunyai energi lebih besar dari pada energi pada tingkat
eksitasi pertama, foton tidak dapat mengeksitasi atom dan keluar setelah
mengalami tumbukan elastis.
2.5 Contoh Soal
Menurut Yaz (2007 : 240-241), terdapat 2 contoh soal mengenai eksitasi oleh elektron dan foton, antara lain adalah sebagai berikut :
1. Elektron
elektron dari pistol elektron disebarkan pada tabung gas yang mempunyai tabbung
uap hidrogen didalamnya. Tentukanlah tingkat energi atom atom hidrogen yang
tereksitasi dan energi elektron ketika keluar dari tabung gas jika energi elektron
tersebut adalah :
a. 8
eV c. 13 eV
b. 11
eV d. 34 eV
Jawaban:
a. Dengan
8 eV , elektron tidak dapat mengeksitasi atom tersebut karena energinya lebih
kecil daripada energi pada tingkat eksitasi pertama. Jadi elektron keluar
dengan energi yang sama, yaitu 8 eV.
b. Dengan
energi 11 eV, elektron hanya dapat mengeksitasi atom atom hidrogen ketingkat
eksitasi pertama, yaitu n = 2. Setelah mengeksitasi atom, elektron-elektron ini
keluar dengan energi 11 - 10,2 = 0,8 eV, atau 11 eV jika tidak dapat
mengeksitasi atom tersebut setelah bertumbukan elastis sebelumnya.
c. Dengan
energi 13 eV, elektron hanya dapat mengeksitasi atom atom hidrogen ketingkat
pertama, kedua, dan ketiga. Setelah
mengeksitasi atom, elektron-elektron ini keluar dengan energi 13-10,2=2,8 eV,
13-12,09 =0,91 eV, 13-12,75=0,25 eV. Sedangkan jika tidak mengeksitasi, suatu
atom elektron keluar dengan energi yang sama (13 eV).
d. Dengan
energi 24 eV, elektron dapat
mengeksitasi atom kesemua tingkat eksitasi. Akibatnya setelah keluar ,
energi-energi elektron tersebut dapat menjadi 24-10,2 = 13,8 eV, 24-12,09=11,91
eV, 24-12,75=11,25 eV, 24-13,06=10,94 eV.... dan seterusnya. Jika elektron
elektron itu dianggap menyebabkan dua eksitasi ketingkat eksitasi pertama
secara bersamaan, elektron keluar dari atom hidrogen dengan energi 24-(2-10,2)
= 3,6 eV. Selama mengionisasi atom
hidrogen tersebut, elektron elektron tersebut keluar dari tabung gas dengan
energi 24-13,6=10,4 eV. Akan tetapi, jika tidak terjadi eksitasi, elektron bertumbukan
elastis dengan atom atom hidrogen dan keluar dari tabung gas dengan energi yang
sama 24 eV.
2. Sebuah
atom hidrogen yang akan dieksitasi oleh foton mempunyai tingkat energi
eksitasi. Jika atom tersebut berada pada keadaan dasar, tentukanlah;
a. Energi
energi foton yang dapat mengeksitasi atom tersebut; dan
b. Apa
yang terjadi jika energi foton 20 eV mengeksitasi atom tersebut,
Jawaban:
a. Agar
dapat bereksitasi, energi energi foton itu harus sama pada tingkat tingkat yang
ada. Oleh karena itu, foton foton dengan energi 10,2 eV, 12,09 eV, 12,75 eV,
13,06 eV, ..... dapat mengeksitasi atom hidrogen tersebut. Akan tetapi, perlu
diingat bahwa foton-foton ini juga dapat mengalami tumbukan elastis dan keluar
dari atom tersebut tanpa bereksitasi.
b. Sebuah
foton yang mempunyai energi 20 eV memutus sebuah elektron dari atom tersebut
dan mengionisasinya karena foton itu mempunyai energi lebih besar dari energi
ionisasi atom. Dari energi 20 eV yang ada, 13,6 eV digunakan untuk memotong
elektron dan sisanya (20-13,6=6,4 eV) ditransfer ke elektron bebas sebagai energi
kinetik. Perlu dicatat bahwa foton itu kehilangan semua energinya dan terserap
oleh atom tersebut. Fenomena ini kenyataannya merupakan efek fotolistik.
3.
Elemen-elemen mengalami
percepatan di antara sebuah filamen dan kisi melalui uap merkuri dengan tegangan
variabel sebesar V, sebagaimana tampak pada gambar (a). Suatu tegangan pemulih,
Vr = 0,5 V dipertahankan antara kisi dan keping kolektor. Ketika kurva I di
kolektor diukur sebagai fungsi tegangan percapatan, kita akan memperoleh kurva
seperti digambar (b). Tentukan energi eksitasi pertama merkuri dan panjang
gelombang cahaya yang diemisikan oleh merkuri dalam eksperimen tersebut.
Jawaban:
Untuk
mencapai kolektor, elektron-elektron harus memiliki energi kinetik yang lebih
besar dari pada energi potensial pemulih antara kisi dan kolektor yang besarnya
sekitar 0,5 eV. Ketika potensial percepatan bertambah, akan terjadi kenaikan
arus. Namun hasilnya, elektron-elektron memperoleh suatu energi yang sama
dengan keadaan eksitasi pertama atom-atom merkuri. Di titik ini
elektron-elektron dapat mengeksitasi atom-atom merkuri kedalam keadaan ini, dan
karenanya akan kehilangan energi kinetik. Selanjutnya, elektron-elktron dalam
jumlah yang lebih desikit akan memiliki energi yang cukup uuntuk mengatasi
potensial pemulih Vr, yang dihasilkan dalam lengkungan yang teramati di
kolektor arus. Selain itu, uap merkuri, yang sebelumnya gelap, akan mengemisi
radiasi sebagai atom-atom yang kembali kekeadaan dasarnya.
Pada
kenaikan V lebih lanjut, arus tersebut akan mulai naik kembali karena
elektron-elektron akan memperoleh tambahan energi kinetik setelah mengeksitasi
atom merkuri. Pada potensial-potensial percepatan yang tetap besar,
eletron-elektron akan mremiliki energi yang cukup untuk mengeksitasi dua atom
merkuri, yang dihasilkan dilengkungan kedua dalam I, dan seterusnya. 9Kita
mengabaikan kemungkinan bahwa sebuah elektron dapat menempatkan atom merkuri di
keadaan eksitasi yang lebih tinggi. Hal ini dapat terjadi, namun
variasi-variasi potensial tertentu yang melintas tabung penguappan akan
diperlukan.) Perbedaan tegangan antara puncak-puncak arus yang bervariasi
selanjutnya nampak berhubungan dengan energi yang dibutuhkan untuk mengeksitasi
merkuri ke keadaan tereksitasi pertamanya, sehingga
(Potensial puncak pertama tidak dapat
digunakan karena keberadaan Vr dan potensial-potensial kontak yang bervariasi.)
Panjang-panjang gelombang foton yang teremisi ketika atom-atom merkuri kembali
ke keadaan dasarnya adalah
=
Eksperimrn ini pertama
kali dilakukan oleh J. Franck dan G. Hertz pada tahun 1914, dan merupakan
eksperimen pertama yang menunjukkan keberadaan keadaan stasioner dalam
atom-atom, yang selanjutnya menguatkan hipotesis kemunculan kuantum yang
dicetus oleh Bohr. Selain itu eksperimen ini juga menunjukkan bahwa atom-atom
dapat tereksitasi melalui interaksi dengan elektron-elektron yang energik
(Gautreau dan Savin, 2006 : 94).
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
1. Eksitasi adalah penambahan sejumlah
diskrit energi (disebut energi eksitasi) untuk sistem seperti inti atom, atom,
atau molekul sehingga menghasilkan perubahan yang biasanya dari kondisi energi
terendah (keadaan dasar) ke salah satu energi yang lebih tinggi (keadaan
tereksitasi). Eksitasi pada atom terbentuk akibat adanya gangguan dengan energi
tertentu sehingga elekron berpindah ke orbit yang lebih luar dan menyerap
energi. Tumbukan yang terjadi ketika elektron tereksitasi adalah tumbukan
inelastik dimana elektron yang ditumbukan mempunyai energi yang lebih tinggi
dari batas energi eksitasi.
2. Resonansi
magnetik adalah suatu resonansi absorbsi, dimana terjadi serapan tenaga secara
drastis apabila besarnya tenaga tepat sama dengan yang di perlukan misalnya
untuk mengeksitasi atom, yakni untuk menaikkan tingkat tenaga elektron atom.
Perconaan Franck- Hertz adalah suatu resonansi absorpsi.
3. Percobaan Frank-Hertz adalah suatu
eksperimen untuk menguji hipotesis Bohr. Percobaan Frank Hertz dilakukan untuk
menunjukan perpindahan orbital elektron pada atom Hg. Dimana pada atom Hg
energi eksitasinya terjadi pada batas yang lebih rendah dari atom Hidrogen.
Energi elektron terbukti terkuantisasi. Hal tersebut ditunjukan dengan adanya
perbedaan tegangan eksitasi pada tiap-tiap orbital atom.
4. Proses eksitasi atom dapat dilakukan
dengan 2 cara, yaitu dengan eksitasi oleh elektron dan eksitasi oleh foton.
3.2 Saran
Sebagai penulis, kami sadar bahwa
makalah ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu kami mengharapkan saran
dan kritik yang bersifat membangun. Karena saran dan kritik itu akan bermanfaat
bagi kami untuk penulisan makalah kedepannya.
DAFTAR PUSTAKA
Beiser, Arthur. 2003. Concepts of Modern Physics Sixth Edition. New
York : McGraw-Hill Companies.
Daton, Goris Seran, dkk. 2007. Fisika. Jakarta : PT. Grasindo.
Gautreau, Ronald dan Savin, William.
2006. Teori dan Soal-Soal Fisika Modern
Edisi Kedua. Jakarta : Erlangga.
Krane, Kenneth S. 1992. Fisika Modern. Jakarta : Penerbit
Universitas Indonesia (UI-Press).
Oxtoby, David W, dkk. 2003. Prinsip-Prinsip Kimia Modern Edisi Keempat
Jilid II. Jakarta : Erlangga.
Soedojo, Peter. 2001. Asas-Asas Ilmu Fisika Jilid 4 : Fisika
Modern. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press.
Surya, Yohanes. 2009. Fisika Modern. Tangerang : PT. Kandel.
Tipler, A
Paul and Ralph, A. Liewellyn. 2008. Modern Physics Fifth Eedittlion.
New
York : W. H. Freeman and Company.
Yaz, M. Ali. 2007. Fisika 3. Yogyakarta : Yudhistira.
Komentar
Posting Komentar