245
Fisika SMAMA XII
Akan tetapi jika suatu gas yang berada dalam tabung gas bertekanan rendah diberi beda potensial tinggi Seperti
Gambar 8.5
maka gas akan memancarkan spektrum diskontinu, yang berarti gas hanya memancarkan cahaya
dengan panjang gelombang tertentu. Kita akan mempelajari spektrum yang dipancarkan oleh
atom yang paling sederhana, yaitu hidrogen. Gas hidrogen ditempatkan pada tabung lucutan gas, jika tabung lucutan
gas ini diberi tegangan tinggi sehingga terjadi lucutan muatan listrik. Gas hidrogen menjadi bercahaya dan
memancarkan cahaya merah kebiru-biruan. Apabila diamati dengan
spektrograf alat untuk menyelidiki spektrum cahaya, pada pelat film terdapat garis cahaya, di mana satu
garis cahaya menampilkan sebuah panjang gelombang yang dipancarkan cahaya dari sumber cahaya. Berdasarkan hasil
pengamatan tentang spektrum atom hidrogen, Balmer menemukan empat spektrum garis pada cahaya tampak yaitu
pada 410,2 nm, 434,1 nm, 486,2 nm, dan 656,3 nm yang ternyata cocok menggunakan perhitungan dengan rumus
sebagai berikut :
.... 8.1 di mana untuk
n
A
= 2 dan n
B
= 3, 4, dan 5 dengan :
O = panjang gelombang yang dipancarkan R = Konstanta Rydberg = 1,097 × 10
7
m
-1
Deret-deret spektrum garis yang memenuhi persamaan tersebut disebut
deret Balmer yang terletak pada daerah cahaya tampak. Akan tetapi tidak hanya deret Balmer saja yang di-
temukan dalam atom hidrogen, ada deret yang lainnya, yaitu deret Lyman spektrum pada daerah sinar ultraviolet, Paschen
spektrum pada daerah sinar infra merah I, Brackett spektrum
pada daerah sinar infra merah II dan Pfund spektrum yang
terletak pada daerah sinar infra merah III. Kelima deret tersebut dapat ditampilkan dengan rumus-rumus sederhana
sebagai berikut : 1.
Deret Lyman : untuk n
A
= 1 dan n
B
= 2, 3, 4, 5, 6 … dst 2.
Deret Balmer : untuk n
A
= 2 dan n
B
= 3, 4, 5, 6 … dst 3.
Deret Paschen : untuk n
A
= 3 dan n
B
= 4, 5, 6, 7 … dst 4.
Deret Braket : untuk n
A
= 4 dan n
B
= 5, 6, 7, 8, … dst 5.
Deret Pfund : untuk
n
A
= 5 dan n
B
= 6, 7, 8 … dst
Gambar 8.5
Tabung pelucutan gas
katoda
anoda
Beda potensial tegangan tinggi
Fisika SMAMA XII
246
E. Model Atom Bohr
Model atom Rutherford gagal menjelaskan tentang kestabilan atom dan terjadinya spektrum garis atom hidrogen.
Seorang ilmuwan Fisika dari Denmark, Niels Bohr dapat
menjelaskan spektrum garis atom hidrogren. Bohr menge- mukakan teori atomnya untuk menutupi kelemahan atom
Rutherford dengan mengemukakan tiga postulatnya yaitu : a.
Elektron berotasi mengelilingi inti tidak pada sembarang lintasan, tetapi pada lintasan-lintasan tertentu tanpa
membebaskan energi. Lintasan ini disebut lintasan
stasioner dan memiliki energi tertentu. b. Elektron dapat berpindah dari lintasan yang satu ke
lintasan yang lain. Jika elektron pindah dari lintasan ber- energi rendah lintasan dalam ke lintasan berenergi tinggi
lintasan luar akan menyerap energi dan sebaliknya akan memancarkan energi. Energi yang dipancarkan atau
diserap elektron sebesar hf.
c. Lintasan-lintasan yang diperkenankan elektron adalah
lintasan-lintasan yang mempunyai momentum sudut kelipatan bulat dari
.
F. Tingkat Energi Elektron
Elektron hanya dapat berputar mengelilingi inti pada lintasan tertentu dengan tingkat energi yang tertentu pula.
Marilah kita mencoba untuk menghitung jari-jari lintasan stasioner dan tingkat energinya. Gambar 8.6 meng-
gambarkan sebuah elektron yang mengorbit di sekitar inti pada jarak
r. Berdasarkan hukum Coulomb antara elektron dan
inti atom akan terjadi gaya interaksi, yaitu gaya tarik. Gaya tarik coulomb ini sebagai gaya sentripetal elektron
mengelilingi inti atom.
Gaya Coulomb F = k
Gaya Sentripetal F = m
Gambar 8.6
Orbit elektron r
inti elektron
247
Fisika SMAMA XII
Gaya Coulomb = Gaya sentripetal m
= k
mv
2
= k
Energi kinetik elektron Ek = mv
2
= k Energi potensial elektron
Ep = q V
= – e k = – k
Energi total elektron E
= Ek + Ep = k – k
E = – k .... 8.2
Tanda negatif menunjukkan bahwa untuk mengeluarkan elektron dari lintasannya memerlukan energi. Elektron
menempati lintasan stasioner terdekat dengan inti disebut kulit K, lintasan berikutnya berturut-turut disebut kulit L, M, N, O
dan seterusnya. Kulit K dengan jari-jari
r
1
energinya E
1
dan kulit L yang jari-jarinya
r
2
energinya E
2
. Karena r
2
r
1
maka nilai E
2
E
1
. Jadi makin jauh dari inti atom, energi elektron semakin besar,
yang berarti elektron pada kulit N memiliki energi yang lebih besar dari elektron pada kulit M.
Untuk menjelaskan spektrum garis atom hidrogen Bohr menggunakan postulat yang kedua. Misalkan elektron ber-
pindah dari lintasan B dengan jari-jari orbit r
B
ke lintasan A dengan jari-jari
r
A
r
B
r
A
maka elektron akan melepaskan energi sebesar
E
B
– E
A
yang sama dengan hf. Dengan per-
samaan :
K L
M N
O
Gambar 8.7
Lintasan stasioner elektron