Em Pencacah [PDF]

Citation preview

PENENTUAN (e/m) MELALUI PENGUKURAN PEMECAHAN (SPLITTING) GARIS-GARIS SPEKTRUM DI DALAM MEDAN MAGNET (Laporan Praktikum Fisika Inti)



Disusun Oleh : Kelompok VI



LABORATORIUM FISIKA INTI JURUSAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG 2013



Judul Percobaan



: Penentuan (e/m) Melalui Pengukuran Pemecahan (Splitting) Garis-Garis Spektrum di dalam Medan Magnet



Tanggal Percobaan



: 10 April 2013



Tempat Percobaan



: Laboratorium Fisika Inti



Nama



: Afrida Hafizhatul Ulum



(1017041001)



Andry Nofrizal



(1017041018)



Irene Lucky Oktavia



(1017041030)



Fakultas



: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam



Jurusan



: Fisika



Kelompok



: 6 (Enam)



Bandar Lampung, 10 April 2013 Menyetujui,



Posman Manurung, M.Si., Ph.D NIP.195903081991031001



I. PENDAHULUAN



A. Latar Belakang Pada tahun 1897, Pieter Zeeman (1865-1943) menemukan bahwa apabila atom-atom ditempatkan dalam suatu medan magnet, garis-garis spektrum yang dipancarkan oleh atom-atom dapat terpecah menjadi beberapa garis. Pemecahan seperti itu disebut efek Zeeman. Salah satu contoh dari efek Zeeman yaitu pemisahan sebuah panjang gelombang menjadi beberapa panjang gelombang bila dikenakan medan magnet. Efek Zeeman ada dua yaitu efek Zeeman normal (nomalous Zeeman effect) dan efek Zeeman tidak normal (anomalous Zeeman effect). Jika spin elektron dilibatkan dalam efek Zeeman, maka kemudian disebut efek anomaly Zeeman. Jika spin elektron tidak dilibatkan dalam efek Zeeman normal. Pada kasus ini hanya dibahas efek Zeeman normal. Karena ukuran pemecahan memberikan satu ukuran perbadingan muatan dengan massa (e/m) untuk elektron, maka efek Zeeman normal menunjukan bahwa elektron-elektron adalah constituent dari atom-atom dan bertanggung jawab untuk emisi cahaya.



B. Tujuan Percobaan Adapun tujuan dari percobaan penentuan (e/m) melalui pengukuran pemecahan (spliting) garis-garis spektrum di dalam medan magnet ini adalah: 1.



Mahasiswa dapat membuktikan teori Efek Zeeman.



2.



Mahasiswa dapat melakukan kalibrasi kuat medan magnet B sebagai fungsi arus I.



3.



Mahasiswa dapat mengukur diagram garis tanpa medan magnet.



4.



Mahasiswa dapat mengukur pemecahan Zeeman (dengan medan magnet).



5.



Menentukan harga (e/m) pada percobaan dan membandingkannya dengan harga teori.



III. PROSEDUR PERCOBAAN



A. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah sebagai berikut:



Gambar 3.1. Dial – Gougle micrometer



Gambar 3.2. Lampu Cadmium



Gambar 3.3. Alat polarisasi



Gambar 3.4. Teslameter



Gambar 3.5. Spektrometer Interferensi.



B. Prosedur Percobaan Adapun prosedur dari percobaan ini sebagai berikut :  Kalibrasi kuat medan magnet (B) sebagai fungsi arus (I) 1.



Mematikan lampu Cd dan mengeluarkan dari rangkanya.



2.



Melakukan kalibrasi sensor medan tangensial dengna alat ukur Teslameter (menggunakan skala bolak-balik).



3.



Menyambungkan magnet listrik dimana kutub + sumber arus (521 55) berturut-turut ke No 1 dan 3 dan kutub – berturut-turut ke No 2 dan 4.



4.



Mencatat harga arus, I dan mengukur berapa harga B pada alat.



5.



Mematikan sumber arus atau mengecilkan hingga menunjukkan nol.



6.



Memasukkan lampu Cd dengan hati-hati ketempat dudukan lampu (diselahselah sepatu magnet) dan dihidupkan.



7.



Membiarkan lampu menyala dan pengukuran dilakukan setelah kira-kira 5 menit (hingga lampu stabil).



 Pengaturan Optik 1.



Menyilangkan lensa okuler dibuat bertumpuk dengan garis yang akan diukur.



2.



Membuat pembacaan mikrometer pada posisi ke nol.



3.



Memutar sekrup penyetel dibawah plat hingga bertumpuk dengan garis berikutnya. Itulah harga Δs.



 Pengukuran Pemecahan Zeenam (dengan Medan Magnet) 1.



Menaikkan arus perlahan-lahan hingga ke 20 A dan mengamati pemecahan spektrum. Mencari jarak antara dua garis yang bersebelahan dari triplet. Di sini pemecahan garis menjadi tiga komponen pada kuat arus sekitar 20 A.



2.



Memfilter garis ditengan tadi (tanpa medan magnet) dengan filter polarisasi. Untuk itu filter polarisasi harus diputar.



3.



Mengukur ds dan Δs pada triplet yang sama karena garis-garis yang dihasilkan plat tidak berjarak sama.



4.



Menumpukkan silang lensa okuler dengan komponen bawah dari triplet.



5.



Mengatur mikrometer pada posisi nol dan mengukur pemecahan ds dengan hadirnya medan magnet.



6.



Menurunkan kuat arus secara perlahan-lahan dan mengamati ketergantungan pemecahan dari kuat medan magnet.



PERHITUNGAN



e m



4c ds n 2  1 Bn s n 2d n 2  1



1/ 2



n







dimana: d  4.04  103 m



c  3  108 m / s



1.



Pada Arus = 5,0 A ; B = 0,195 Tesla ;



m ; ds =



m



4c ds n 2  1  m 1 B s 2d n 2  1 1 1



  e



n  1.4567



1/ 2



1.45672  1 4 3  108 m / s 0,11 10 3 m  0,195T (0,255  10 3 m)  2  (4.04  10 3 m) 1.45672  1



1/ 2



= 1,93  10



10



0,11  10 3 1,059 2,0604  10 6 1,1219



 9,726  10 11



2.



As Kg



Pada Arus = 7,5 A ; B = 0,300 Tesla ;



m



4c ds n 2  1  m 2 B s 2d n 2  1 2 2



  e



m ; ds =



1/ 2



1.45672  1 4 3  108 m / s 0,15  10 3 m 0,300T (0,255  10 3 m)  2  (4.04  10 3 m) 1.45672  1



1/ 2







= 1,256  10 10



0,15  10 3 1,059 2,0604  10 6 1,1219



 8,632  10 11



As Kg



3.



Pada Arus = 10,0 A ; B = 0,395 Tesla ;



m



4c ds n 2  1  m 2 B s 2d n 2  1 2 2



  e



m ; ds =



1/ 2



1.45672  1 4 3  108 m / s 0,15  10 3 m  0,395T (0,255  10 3 m)  2  (4.04  10 3 m) 1.45672  1



1/ 2



4.



= 9,539  10 9



0,15  10 3 1,059 2,0604  10 6 1,1219



 6,556  10 11



As Kg



Pada Arus = 12,5 A ; B = 0,505 Tesla ;



e m



2



m ; ds =



m



4c ds n 2  1 B2 s 2 2d n 2  1



1/ 2







 4 3  108 m / s 0,10  10 3 m 1.45672  1  0,505T (0,255  10 3 m)  2  (4.04  10 3 m) 1.45672  1



1/ 2



5.



= 7,461  10 9



0,10  10 3 1,059 2,0604  10 6 1,1219



 3,418  10 11



As Kg



Pada Arus = 15,0 A ; B = 0,605 Tesla ;



m



4c ds n 2  1  m 2 B s 2d n 2  1 2 2



  e



m ; ds =



1/ 2



1.45672  1 4 3  108 m / s 0,09  10 3 m  0,605T (0,255  10 3 m)  2  (4.04  10 3 m) 1.45672  1



1/ 2



= 6,228  10 9



0,09  10 3 1,059 2,0604  10 6 1,1219



 2,568  10 11



As Kg



e/m e/m X1011 (A s/Kg)



12 10 8 6 4 2 0 5



7.5



10



Arus (Ampere)



12.5



15