Spektrum Atomik Hidrogen

Rekan-rekan pembelajar Fisika, setiap unsur memiliki spektrum garis berkarakter. Hal ini merupakan pengejawantahan dari Teori Atom Bohr yang dipergunakan menerangkan asal-usul garis spektrum atom yang membuka gagasan bahwa setiap kulit orbital elektron memiliki kekhususan dan keunikan masing-masing.

Zat padat dan zat cair pada setiap temperatur memancarkan radiasi yang dapat ditangkap dan diukur melalui panjang gelombang tertentu berdasarkan Pergeseran Wien (perhatikan pembahasan sebelumnya mengenai Radiasi Benda Hitam), panjang gelombang yang dipancarkan berbeda-beda tergantung temperatur dan panjang gelombang tersebut dapat disejajarkan dengan keberadaan warna-warna pada spektrum gelombang elektromagnetik.

Radiasi ini dapat pula didekati dengan teori kuantum berdasarkan panjang gelombang yang dihasilkan saat elektron-elektron bertransisi pada garis-garis orbital dalam atom yang tak bergantung pada proses radiasi dan sifat materi. Melalui teori ini kita dapat “menyaksikan” perilaku kolektif dari banyak atom yang berinteraksi dibandingkan perilaku individual karakteristik suatu atom.

Sementara, karakteristik individual atom dapat dilihat pada atom atau molekul gas pada tekanan rendah yang berjarak antaratom sangat jauh sehingga interaksi yang dimungkinkan hanyalah tumbukan mekanikal semata dan berlakunya hukum fisika klasik dalam peristiwa interaksi impuls momentum tersebut. Ternyata harapan ini ditemukan dalam eksperimen atomik.

Untuk mengamati spektrum atomik yang dipancarkan saat radiasi atom atau molekul gas bertekanan rendah pada alat spektrograf dengan metode spektrografi, yakni atom atau molekul gas disetrum dengan memberikan arus listrik selanjutnya hasil pancaran setrum tersebut diamati melalui spektrometer. Idealnya untuk spektrum atom beberapa unsur yang dihasilkan adalah spektrum garis emisi (spektrum garis pancaran) yang terputus-putus dan hanya berupa pita-pita tersekat-sekat oleh ruang gelap berupa batang-batang warna

http://www.chem1.com/acad/webtext/atoms/atpt-images/atomic_line_spectra.png

Pita-pita garis di atas muncul karena rotasi dan vibrasi atom dalam molekul yang tereksitasi secara elektronis dengan pemberian energi (melalui setrum).

Adapula spektrum absorbsi (spektrum hasil serapan cahaya oleh atom atau molekul gas) yang digambarkan seperti di bawah ini :

http://www.green-planet-solar-energy.com/images/spectrum_abs_5.jpg

Jika suatu cahaya putih dilewatkan pada gas akan menyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu yang terdapat pada spektrum emisi (spektrum pancaran). Spektrum garis absorbsi memiliki latar belakang lebih terang dibanding spektrum emisi sebab ditumpangi oleh garis gelap yang sesuai dengan panjang gelombang yang diserap.
Spektrum garis Fraunhofer muncul pada saat serapan radiasi sinar matahari diukur dalam spektrograf. Panjang gelombang spektrum yang diukur sesuai dengan teori radiasi benda hitam yang bertemperatur 5800 K dikelilingi selubung gas yang lebih “dingin”.
Terperiksanya unsur-unsur yang ditangkap dalam spektrum atom memungkin para ahli untuk menentukan unsur-unsur yang terkandung dalam atmosfer suatu planet, suhu permukaan bintang, galaksi yang bergerak menjauh atau bintang yang bergerak mendekat, muncul galaksi baru, dan lain-lain.

http://www.peter-glowatzki.de/attachments/Image/Fraunhofer_Linien.jpg – spektrum Fraunhofer yang dihasilkan pada tahun 1814

Akhir abad ke-19 ditemukan bahwa panjang gelombang yang terdapat pada spektrum atomik berkumpul pada suatu deret tertentum terutama pada panjang gelombang cahaya tampak (warna spektral) yang dinyatakan dalam rumusan yang serupa antarderet tersebut. Deret spektral ditemukan oleh JJ Balmer pada tahun 1885 saat Balmer mempelajari bagian tampak dari spektrum hidrogen.

http://www.chem1.com/acad/webtext/atoms/atpt-images/Balmer_abs&em.png – deret Balmer (1885)

Dengan panjang gelombang terbesar 656,3 nm dengan sebutan H-Alfa, 486,3 nm yang disebut H-beta dan intensitas yang paling lemah berada pada 364,6 nm. Yang pada bagian tersebut hanya terdapat spektrum kontinu (spektrum yang tidak tersekat melainkan garis tanpa batas yang lemah).

Garis spektrum hidrogren yang berada pada zona ultraviolet terdapat pada deret Lyman.

Sementara garis spektrum hidrogren yang terdapat dalam zona inframerah terdapat pada deret Paschen, Brackett, dan Pfund.

Eksistensi keteraturan yang didapat dari analisis spektrum hidroegn cukup mengherankan dengan keteraturan yang serupa pada spektrum unsur lain yang jauh lebih kompleks sehingga menguak peluang pengujian dan penelitian untuk menentukan teori struktur atom.

deret-spektrumderet-spektrum2deret-spektrum3deret-lyman1deret-lyman2deret-lyman3energi bohr-spektrum hidrogenjarijariBohr-deret spektrum

Selesaikan tugas berikut untuk memahami perhitungan spektrum hidrogen dan deret-deret unik di atas dengan acuan pekerjaan dari tabel berikut :

tabel1-deret-spektrumtabel2-deret-spektrumenergi-transisi-spektrum-hidrogen

Sumber referensi : Konsep Fisika Modern edisi ke-4 oleh Arthur Beiser, terjemahan Thee Houw Liong, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1990

#atom-hidrogen, #fisika-atom, #fisikarudy, #kalimantan-tengah, #kalteng, #palangkaraya, #rudyhilkya, #smada, #spektrum-atom-hidrogen, #spektrum-atomik, #teori-atom-bohr