Teori Atom DASAR TEORI

pada model atom ini, harus meradiasikan energi elektromagnetik secara terus- menerus. Untuk mengatasi kesulitan ini, Bohr mengusulkan gagasan keadaan “mantap stasioner” yaitu keadaan gerak tertentu dimana elektron tidak meradiasikan energi elektromagnetik. Bohr menyimpulkan bahwa dalam keadaan berada di orbit, momentum sudut orbital elektron bernilai kelipatan bulat dari ħ Krane, 1992. Elektron bergerak tidak pada sembarang orbit karena hanya orbit dengan jari-jari tertentu sajalah yang diperkenankan dalam model atom Bohr. Jari-jari orbit yang diperkenankan mengikuti persamaan 2.1berikut: = � 2 2.1 dengan � = 0,0529 nm. n = bilangan bulat 1, 2, 3, dan seterusnya Pada orbit yang diperkenankan, atom tidak memancarkan radiasi elektromagnetik. Lintasan atau orbit tempat elektron bergerak disebut juga tingkat energi. Masing-masing tingkat energi memiliki nilai tertentu yang memenuhi persamaan 2.2 berikut: � = −13,6 2 2.2 Elektron dapat berpindah dari tingkat energi yang satu ke tingkat energi yang lainnya dengan menyerap atau memancarkan energi seperti pada gambar 2.2 berikut: a b Gambar 2.2 a Eksitasi dan b Deeksitasi. Perpindahan elektron dari tingkat energi E 1 yang lebih rendah ke tingkat energi E 2 yang lebih tinggi disebut sebagai peristiwa eksitasi. Untuk melakukan eksitasi, elektron membutuhkan energi dari luar yang sesuai dengan energi transisi dari kedua tingkat energi tersebut untuk berpindah dari tingkat energi E 1 yang lebih rendah ke tingkat energi E 2 yang lebih tinggi. Besar energi transisi mengikuti persamaan 2.3 berikut: ∆� = � 2 − � 1 2.3 dengan : ∆� = energi transisi untuk melakukan eksitasi eV � 2 = tingkat energi tinggi eV � 1 = tingkat energi rendah eV Perpindahan elektron dari tingkat energi E 2 yang lebih tinggi ke tingkat energi E 1 yang lebih rendah disebut sebagai peristiwa deeksitasi. Saat melakukan deeksitasi elektron melepaskan energi dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Elektron yang berada pada tingkat energi E 2 kehilangan energinya dan berpindah ketingkat energi yang lebih rendah E 1 . Besar energi yang dilepaskan pada proses deeksitasi mengikuti persamaan 2.4 berikut: ℎ = � 2 − � 1 2.4 dengan : ℎ = tetapan Planck yang besarnya 6,63.10 -34 J.s = frekuensi gelombang elektromagnetik Hz � 2 = tingkat energi tinggi eV � 1 = tingkat energi rendah eV Adanya peristiwa eksitasi dan deeksitasi ini menjelaskan keadaan spektrum diskrit dari atom, bahwa atom dapat memancarkan cahaya hanya pada gelombang tertentu saja, tidak kontinyu. Cahaya yang dipancarkan hanya cahaya dengan frekuensi yang sesuai dengan selisih tingkat tenagaenergi transisi.

C. Teori Molekul

Sebuah molekul merupakan grup netral secara elektris yang mengikat atom dengan cukup kuat sehingga berprilaku sebagai partikel tunggal. Setiap molekul mempunyai struktur dan komposisi tertentu Arthur Beiser, 1982. Molekul memiliki 3 tingkat energi, yaitu tingkat energi elektronik, tingkat energi vibrasi dan tingkat energi rotasi. Seperti pada gambar 2.3, pada setiap tingkat energi elektronik, memiliki beberapa tingkat energi vibrasi. Pada setiap tingkat energi vibrasi, masing-masing tingkat memiliki beberapa tingkat energi rotasi. Gambar 2.3 Tingkat energi pada molekul. Sama seperti atom, pada molekul juga terjadi peristiwa eksitasi dan deeksitasi. Ada beberapa jenis proses eksitasi pada molekul, yaitu eksitasi dan deeksitasi pada tingkat energi elektronik, eksitasi dan deeksitasi pada tingkat energi vibrasi, baik pada tingkat elektronik yang sama maupun ke tingkat energi elektronik yang lain, dan eksitasi dan deeksitasi pada tingkat energi rotasi, baik pada tingkat vibrasi yang sama maupun tingkat energi vibrasi yang lain.

D. Spektrokopi Fotoakustik

Gejala fotoakustik pertama kali ditemukan oleh Alexander Graham Bell pada tahun 1880 Santosa, 2008. Ia menemukan bahwa sebuah benda yang dikenai cahaya dapat menghasilkan bunyi. Namun penerapan gejala fotoakustik baru mulai dikembangkan sejalan dengan perkembangan laser dan mikrofon, salah satunya adalah metode pengukuran dengan teknik spektrokopi fotoakustik. Spektrokopi fotoakustik merupakan salah satu teknik pengukuran dengan menggunakan prinsip penyerapan energi cahaya pada suatu benda dengan deteksi akustik. Serapan cahaya oleh molekul tergantung pada panjang gelombang yang digunakan sehingga pemilihan laser yang tepat sangat diperlukan. Salah satu jenis laser yang digunakan dalam spektrokopi fotoakustik adalah laser CO 2 .

E. Laser CO

2 Laser CO 2 pertama kali ditemukan oleh C. K. N Patel. Laser CO 2 termasuk dalam jenis laser gas molekul. Dalam laser molekul, osilasi dapat berlangsung pada perpindahan antara tingkat vibrasi-rotasi dari molekul. Molekul CO 2 memiliki 3 mode vibrasi yang berlainan yaitu mode tarikan simetris, mode bengkok dan mode tarikan asimetris Laud, 1988. Laser ini menggunakan campuran gas CO 2 , N 2, dan He. Gas N 2, dan He digunakan sebagai campuran untuk memperoleh transfer energi yang lebih efektif. Gas pendukung tersebut membantu proses eksitasi molekul CO 2 ke aras vibrasi rotasi. Laser CO 2 terdiri dari beberapa komponen seperti power supply, resonator optis, dan tabung laser. Power supply berfungsi sebagai pemberi daya pada laser. Resonator optis terdiri dari cermin dan kisi, posisi kisi dapat diatur menggunakan steppermotor untuk mengubah panjang gelombang dari laser. Tabung laser terdiri dari dua tabung yang berlapis dengan tabung dalam