Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 2
140
1. Deret Lyman
Deret Lyman merupakan deret ultraviolet. Deret Lyman terjadi jika elektron berpindah dari lintasan luar menuju lintasan n = 1. Secara
matematis panjang gelombang deret Lyman dirumuskan:
O
§ ·
¨ ¸
© ¹
i
E
n ch
1 2
2
1
1 1
- 1
. . . 8.11
Keterangan:
n
i
= 2, 3, 4, . . .
2. Deret Balmer
Deret Balmer merupakan deret cahaya tampak. Deret Balmer terjadi jika elektron berpindah dari lintasan luar menuju lintasan n = 2.
Panjang gelombang deret Balmer dapat ditentukan dengan rumus berikut.
O
§ ·
¨ ¸
© ¹
i
E
n ch
1 2
2
1
1 1
- 2
. . . 8.12
Keterangan:
n
i
= 3, 4, 5, . . .
3. Deret Paschen
Deret Paschen merupakan deret sinar inframerah pertama. Deret Paschen terjadi ketika elektron berpindah dari lintasan luar menuju
lintasan n = 3. Panjang gelombang deret Paschen dirumuskan:
O §
· ¨
¸ ©
¹
i
E
n ch
1 2
2
1
1 1
- 3
. . . 8.13
Keterangan:
n
i
= 4, 5, 6, . . .
4. Deret Brackett
Deret Brackett merupakan deret inframerah kedua. Deret ini terjadi saat elektron berpindah dari lintasan luar ke lintasan n = 4. Panjang
gelombang deret Brackett adalah:
O
§ ·
¨ ¸
© ¹
i
E
n ch
1 2
2
1
1 1
- 4
. . . 8.14
Keterangan:
n
i
= 5, 6, 7, . . .
5. Deret Pfund
Deret Pfund merupakan deret inframerah ketiga. Deret Pfund terjadi jika elektron dari lintasan luar berpindah ke lintasan n = 5.
Panjang gelombang deret ini ditentukan dengan rumus:
O
§ ·
¨ ¸
© ¹
i
E
n ch
1 2
2
1
1 1
- 1
. . . 8.15
Keterangan:
n
i
= 6, 7, 8, . . .
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 2
141
Besaran E
ch
1
-
disebut konstanta Rydberg dan disimbolkan sebagai R, yang harganya adalah 1,097 . 10
7
m
-1
. Lima deret spektrum hidrogen ditunjukkan oleh gambar 8.10 berikut.
n = f
n = 5 n = 4
n = 3 n = 2
n = 1
Gambar 8.10 Lima deret spektrum atom hidrogen
Deret Lyman Deret Balmer
Deret Paschen Deret Brackett
Deret Pfund
Untuk dapat menerapkan penggunaan rumus-rumus di atas, perhatikan contoh soal berikut
Contoh Soal
Berapakah panjang gelombang minimum pada deret Balmer?
Penyelesaian:
Diketahui: n
f
= 2 Ditanyakan:
O
min
= . . .? Jawab:
Pada deret Balmer berlaku n
f
= 2. Panjang gelombang minimum akan terlihat pada n
i
=
f
.
m
O
§ ·
¨ ¸
f ©
¹
7 -8
2
1 .
. 1,097 10
3,65 10
1 1
2
Kamu tentu sudah dapat menentukan panjang gelombang masing- masing deret spektrum, bukan? Sekarang, kerjakan pelatihan berikut
Kerja Berpasangan
Kerjakan bersama teman sebangkumu Tentukan panjang gelombang maksimum dan minimum pada deret:
1. Lyman
2. Balmer
3. Paschen
4. Brackett
5. Pfund
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 2
142
F. Atom Berelektron Banyak
1. Bilangan Kuantum
Meskipun teori atom Bohr secara akurat dapat menjelaskan spektrum garis pada atom hidrogen dan atom helium yang terionisasi,
tetapi teori ini tidak dapat menjawab apa yang ditunjukkan oleh analisis spektrum yang lebih teliti. Pada analisis tersebut ditemukan adanya
spektrum garis yang lebih halus yang letaknya sangat berdekatan dengan atom berelektron banyak.
Hal lain yang tidak dapat dijawab oleh teori atom Bohr adalah kompleksnya spektrum yang dihasilkan oleh atom berelektron
banyak, yaitu atom yang tidak cukup ditentukan hanya dengan bilangan kuantum utama n.
Pendekatan teori atom Bohr tidak mampu memberikan jawaban yang memadai pada kasus-kasus atom berelektron banyak. Teori
atom Bohr itu akhirnya dilengkapi oleh tinjauan mekanika kuantum. Tinjauan mekanika kuantum ternyata mampu memberikan jawaban
atas kelemahan teori Bohr.
Dalam tinjauan mekanika kuantum dikenal empat bilangan kuantum yaitu:
a. Bilangan Kuantum Utama n
Bilangan kuantum utama menunjukkan tingkat energi
elektron pada suatu orbit. Bilangan ini berharga n = 1, 2, 3 . . . . Tinjauan bilangan kuantum utama pada mekanika kuantum sama
dengan tinjuan pada teori atom Bohr. Untuk atom berelektron banyak dengan nomor atom Z tingkat energi elektronnya pada
suatu orbit dinyatakan sebagai:
2 2
13,6 eV
n
Z E
n
. . . 8.16 Kedudukan tingkat energi dinyatakan dengan kulit shell
yaitu K untuk n = 1, L untuk n = 2, M untuk n = 3, dan seterusnya.
b. Bilangan Kuantum Orbital
Bilangan kuantum orbital menunjukkan besarnya momentum
sudut orbital elektron. Nilai bilangan kuantum orbital adalah = 0, 1, 2, 3 . . ., n-1.
Besarnya momentum sudut orbital elektron dinyatakan sebagai:
L = + 1
. . . 8.17
Keterangan:
L : momentum sudut orbital J.s : bilangan kuantum orbital
: konstanta Planck S
h 2
Bilangan Kuantum
Orbital
Bilangan Kuantum
Utama
Kompetensi Fisika Kelas XII Semester 2
143
Keadaan momentum sudut orbital elektron mempunyai spesifikasi seperti ditunjukkan oleh tabel 8.1.
Tabel 8.1 Spesifikasi momentum sudut orbital elektron
Bilangan kuantum
orbital 1
2 3
4 5
6 . . . .
Simbol s
p d
f g
h i
Seterusnya urut abjad
Bilangan Kuantum
Magnetik
Keterangan:
Simbol-simbol s, p, d, dan f merupakan spesifikasi hasil eksperimen dari spektrum yang artinya masing-masing sharp tajam, principal utama, diffuse kabur, dan
fundamental pokok. Simbol ini disepakati sebelum teori atom dikembangkan.
c. Bilangan Kuantum Magnetik m
Bilangan kuantum magnetik menunjukkan kuantisasi ruang
momentum sudut elektron. Elektron yang mengelilingi inti dapat kita tinjau sebagai arus kecil dengan dwi kutub magnetik. Elektron
atomik yang memiliki momentum sudut berinteraksi dengan medan magnetik eksternal yang dianggap sebagai vektor medan
magnetik B. Bilangan kuantum magnetik menunjukkan spesifikasi arah L dengan menentukan komponen arah L yang searah medan
magnetik. Peristiwa inilah yang disebut sebagai kuantisasi ruang.
Sekedar contoh, jika arah medan magnetik pada sumbu Z maka besarnya medan magnetik dalam arah sejajar sumbu ini
dinyatakan sebagai berikut.
L
z
= m h
. . . 8.18 Harga m
dinyatakan dengan 0, ±1, ±2, ±3, . . .±. Gambar berikut menunjukkan kuantisasi ruang sudut elektron
untuk = 2.
m = 2
m = 1
m = 0
m = -1
m = -2
L
z
2
- -2
Efek Zeeman
Jika suatu atom diletakkan pada medan magnetik maka spektrum garis yang dihasilkannya akan terpecah menjadi garis-
garis spektral. Hal ini terjadi karena dalam medan magnetik, tingkat energi suatu atom terpecah menjadi beberapa subkeadaan
sesuai dengan harga m . Peristiwa ini disebut efek Zeeman. Nama
Gambar 8.11 Contoh kuantisasi ruang sudut elektron untuk = 2
. . . .
