DERET BALMER PADA SPEKTRUM HIDROGEN

Albert Agung Yohanes Hutapea (140310120034)

Program Studi Fisika, FMIPA Universitas Padjadjaran
24 Oktober 2014
Asisten : Siti Halimah
ABSTRAK
Atom Hidrogen (H) merupakan atom berbentuk gas dengan struktur yang paling sederhana diantara
atom lainnya. Atom ini memiliki tingkat energi yang berbeda berdasarkan kulitnya. Jika suatu tabung diisi
dengan atom hidrogen atau golongan VIIIa lalu dialiri arus listrik, maka atom ini akan memancarkan cahaya
tampak. Cahaya tampak ini merupakan karakteristik dari atom- atom tersebut dan mempunyai banyak panjang
gelombang. Pada percobaan ini yang kami cari merupakan panjang gelombang dari spektrum- spektrum earna
yang dihasilkan dimana hanya mempunyai satu panjang gelombnag. Maka cahaya tampak ini kemudian diurai
menjadi beberapa spektrum warna dengan menggunakan alat peraga (lensa, kisi, dan layar) dan selanjutnya
kami menententukan besar panjang gelombang dari masing- masing spektrum warna yang dihasilkan. Namun
kami lebih berfokus untuk mencari besar panjang gelombang H , H, dan H yaitu cahaya merah, hijau, dan
biru. Percobaan dilakukan dengan mengamati jarak spektrum warna yang dihasilkan ke terang pusat dan
memvariasikan jarak dari kisi ke layar, lalu mencari besar panjang gelombang H , H, dan H. Besar error yang
didapat dari praktikum ini adalah sekitar 2 % - 28 %. Besar error ini didapatkan dengan membandingkan besar
panjang gelombang H, H, dan H berdasarkan percobaan dan besar panjang gelombang H , H, dan H
dengan persamaan deret balmer.

I. Pendahuluan
Atom hidrogen merupakan atom yang paling
sederhana, hanya tersusun oleh satu proton dan
satu elektron. Karena spektrum atom bersifat
khas bagi atom yang bersangkutan, maka
muncul dugaan adanya hubungan yang
mendasar antara spektrum atom dengan
distribusi elektron di sekeliling inti atom
hydrogen. Spektrum emisi atom hidrogen bebas
dalam keadaan tereksitasi terdiri atas garis-garis
spektrum yaitu satu set dalam daerah uv (ultra
violet), satu set dalam daerah tampak (visible,
artinya tampak oleh mata manusia) dan
beberapa set dalam inframerah (IR, infrared).
Balmer meramalkan adanya sejumlah garisgaris spektrum yang pada waktu itu belum
ditemukan,
garis-garis
spektrum
yang
memenuhi persamaan disebut deret Balmer.
Dalam praktikum ini akan ditentukan besar
panjang gelombang H, H, dan H berdasarkan
persamaan deret balmer, serta menggunakan
persamaan n. = g. Sin dimana g merupakan
konstanta kisi yang ada pada alat percobaan.
Cahaya yang melewati kisi yang tadinya
memiliki beberapa panjang gelombang
mengalami penyebaran yang menjadi spektrum

yang hanya
gelombang.

terdiri

dari

satu

panjang

II. Tinjauan Pustaka

Teori Atom Bohr (1913)

Tabel 2.1 Literatur Panjang Gelombang

1. Atom hidrogen terdiri dari sebuah elektron
yang bergerak dalam suatu lintas edar
berbentuk lingkaran mengelilingi inti atom;
gerak elektron tersebut dipengaruhi oleh gaya
tarik coulomb sesuai dengan kaidah mekanika
klasik.
2. Lintas edar elektron dalam atom hidrogen yang
mantap hanyalah yang mempunyai harga
momentum anguler L yang merupakan
kelipatan dari tetapan Planck dibagi 2
3. Dalam lintas edar yang mantap elektron yang
mengelilingi inti atom tidak memancarkan
1

Dan En = - m e4
80h2

energi elektromagnetik. Dalam hal tersebut

energi totalnya tidak berubah. [1]
Deret Balmer
Deret Balmer merupakan himpunan garis
spektrum atom hidrogen yang bersangkutan
dengan de-eksitasi ke edaran dengan bilangan
utama n = 2. Garis dengan panjang gelombang
terbesar 656,3 nm diberi lambang H
disebelahnya yang panjang gelombangnya
486,3 nm diberi lambang H , dan seterusnya.
Ketika panjang gelombangnya bertambah kecil,
garisnya didapatkan bertambah dekat dan
intensitasnya lebih lemah sehingga batas deret
pada 364,6nm dicapai. Diluar batas itu tidak
terdapat lagi garis yang terpisah, hanya terdapat
spektrum kontinu yang lemah. Deret Balmer
hanya berisi panjang gelombang pada bagian
tampak darispektrum hidrogen. Garis spectral
hidrogen dalam daerah ultra ungu (ultra
violet)dari infra merah jatuh pada beberapa
deret lain. Dalam daerah ultra ungu
terdapatderet Lyman yang mengandung
panjang gelombang yang ditentukan oleh rumus

.........(2.1) [2]
Untuk mencari besar berdasarkan digunakan
persamaan :
n. = g. Sin ..............(2.2)
g merupakan konstanta garis kisi dengan N =
600 mm.
= tan -1 (e/a)..............(2.3)
, e merupakan jarak antara garis spektrum
dengan terang pusat dan a merupakan jarak dari
kisi ke layar.

1
n2

.......(2.7)

Tingkat energy ini negative hal ini

menyatakan bahwa electron tidak memiliki
cukup energy untu melarikan diri dari atom.
Tingkat energy yang terendah E1 disebut
keadaan dasar dari atom itu dan tingkat energy
yang lebih tinggi E2, E3, E4. Ketika bilangan
kuantum n bertambah, energy En yang
bersesuaian mendekati nol, dalam limit En=0
dan elektronnya tidak lagi terikat pada inti
untuk membentuk atom. Deretan tingkat energy
merupakan
karakteristik
semua
atom.
Kehadiran tingkat energy diskrit tertentu dalam
atom hydrogen menyarankan adanya hubungan
dengan spectrum garis.
III. Percobaan
Percobaan dilakukan dengan menentukan
jarak antar warna ke terang pusat dan mengukur
jarak kisi ke layar. Pada percobaan ini
digunakan tiga buah lampu : Neon, Argon, dan
hidrogen. Pada masing- masing lampu
divariasikan jarak kisi ke layar sebanyak 3
variasi yaitu 10 cm, 20 cm, dan 30 cm. Pada
setiap variasi jarak kisi ke layar (a), kami
mencatat jarak setiap spektrum warna ke terang
pusat. Untuk alat yang digunakan dapa dilihat
pada gambar dibawah ini yang merupakan
gabungan dari lensa, kisi, dan layar yang
diletakan diatas penyanggah. Skema alat dapat
dilihat di gambar di bawah ini :

Tingkat Energi dan Spektrum

Berbagai orbit yang diijinkan berkaitan
dengan energy electron yang berbeda-beda.
Energy electron En = - e2
.......(2.5)
80rn
Gambar 1. Skema Alat Deret Balmer
2

rn = n h o .........................(2.6)
m e2

IV.

Data dan Analisis

2

Percobaan dilakukan dengan menggunakan

alat peraga seperti pada subbab tiga dengan tiga
buah lampu yaitu lampu Neon (Ne), lampu
Argon (Ar), dan lampu Hidrogen (H).

Gambar 1. Grafik e terhadap a pada

percobaan lampu Neon (Ne)

Tabel 2. Percobaan dengan lampu Neon (Ne)

Gambar 2. Grafik e terhadap a pada

percobaan menggunakan lampu Argon
(Ar)

Tabel 3. Percobaan dengan lampu Argon (Ar)

Gambar 3. Grafik e terhadap a pada

percobaan
menggunakan
lampu
Hidrogen (H)

Tabel 3. Percobaan dengan lampu Hidrogen (H)

Grafik jarak warna ke terang pusat

(e) terhadap jarak kisi ke layar (a)

Setelah melakukan percobaan diketahui

bahwa pada percobaan pertama menggunakan
lampu Neon (Ne) didapatkan 3 garis spektrum
warna (Merah, hijau, dan biru) dan dapat dilihat
bahwa semakin besar jarak antara kisi ke layar,
maka semakin besar panjang gelombang yang
didapat, maka tingkat keakurasian yang paling
baik adalah ketika jarak antara kisi ke layar
paling kecil. Hal ini karena semakin besar jarak
antara kisi ke layar, maka semakin besar jarak
antara warna ke terang pusat sehingga
menyebabkan kami kesulitan untuk mengukur
3

jarak dari warna ke terang pusat (e) nya.

Ditambah dengan warna yang kurang fokus jika
jarak kisi ke layar diperbesar. Pada percobaan
kedua didapatkan empat spektrum warna.
Lampu Argon (Ar) yang digunakan pada
percobaan ini menyala lebih terang. Selain
nyalanya yang terang, panjang gelombang
merupakan alasan mengapa pada lampu ini
didapatkan empat spektrum warna. Karena
lampu argon memiliki panjang gelombang
terbesar dibanding hidrogen dan neon. Pada
percobaan terakhir digunakan lampu hidrogen.
Ada beberapa alasan mengapa pada percobaan
ini terdapat beberapa kesulitan dalam
pengambilan data. Pertama karena nyala lampu
dibatasi setiap 30 detik maka pengambilan data
dilakukan dengan sangat cepat. Selain itu
karena nyala lampu hidrogen yang tidak terang
(redup) maka sulit untuk cahaya diteruskan
melalui lensa dan kisi pada alat percobaan
sehingga spektrum warna yang tampak pada
layar hanya terdapat dua warna saja.
Dalam setiap percobaan kami mencatat
setiap jarak antara warna ke terang pusat (e)
untuk setiap variasi jarak kisi ke layar (a) dan
variasi lampu yang digunakan. Setelah e dan a
didapatkan kami mencari besar sudut antara e
dan a dengan menggunakan persamaan 2.3.
setelah besar sudut fasa didapat, barulah kami
menentukan besar panjang gelombang dengan
persamaan 2.2. Besar panjang gelombang ini
kemudian dibandingnkan dengan besar panjang
gelombang menurut persamaan deret balmer
(2.1). Besar panjang gelombang yang kami
dapatkan melalui percobaan menunjukan
tingkat kesalahan relatif terbesar terjadi bila
jarak antara kisi ke layar semakin dekat. Besar
KSR yang kami dapat adalah rentang 2 % - 28
%. Hal ini menunjukan tingkat keakuratan
besar panjang gelombang yang kami dapat
melalui percobaan cukup mendekati teori.
V. Kesimpulan
Besar panjang gelombang yang kami dapatkan
adalah sebagai berikut :

1/ = 1.097 x 10-7 (1/22 1/32)

= 656,34 nm
2. Berdasarkan percobaan :
Ket : Percobaan lampu neon spektrum
merah
= tan-1 (12.5/30)
= 22.62 .
= g . sin
= 1/600 mm . sin 22.62
= 642 nm
Sehingga tingkat KSR adalah sebagai
berikut :
KSR = | percobaan- literatur |x100%
literatur
= | 642 nm 656.34 nm |x100%
656. 34 nm
= 2 %.
Dengan perhitungan seperti
didapatkan hasil sebagai berikut

diatas

Tabel 4. Sampel Hasil H, H, dan H

percobaan lampu argon dengan a = 30
cm

Daftar Pustaka
[1]Renata, Dian. 2011. Teori Atom
(http://fisikazone.com/perkembanganteori-atom-dalton-thomson-rutherforddan-bohr/). Diakses tanggal 22 Oktober
2014 pukul 19.48 WIB
[2] Jahuari, Agus. 2012. Deret Balmer.
(http://file.upi.edu/Direktori/FPMIPA/J
UR._PEND._FISIKA/19591216198903
1AGUS_JAUHARI/petunjuk_paraktiku
m/DERET_BALMER_DARI_ATOM_
HIDROGENn.pdf). Diakses tanggal 22
Oktober 2014 pukul 17.56 WIB

Dengan contoh perhitungan :

1. Persamaan deret balmer :
H (merah)
4