1

LAPORAN HASIL PENELITIAN

PENGEMBANGAN MODEL PEMBELAJARAN

DISTRIBUSI ENERGI ATOM

BERDASARKAN TEMPERATUR

PADA PERCOBAAN FRANK HERTZ

Oleh :

Agus Purwanto

Sumarna

JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

JANUARI 2002

2

BAB I

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang Masalah

Perkembangan ilmu pengetahuan fisika khususnya yang menyangkut fisika

atom mengalami kemajuan yang sangat pesat setelah J.J. Thomson menemukan

partikel elementer yang dinamakan elektron. Penemuan ini elektron merupakan hal

yang sangat penting dalam fisika atom sebab dengan penemuan ini telah berhasil

mengubah pendapat para ahli fisika pada saat itu. Atom bukan lagi merupakan bagian

terkecil dari suatu unsur karena ternyata masih bisa dibagi lagi ke dalam bagian-

bagian lain diantaranya ialah elektron.

Bertitik tolak dari penemuan tersebut mulailah para ahli fisika mereka-reka

gambaran (model) atom dari yang paling sederhana sampai yang kompleks. Salah

satu model atom tersebut adalah model atom yang dikembangkan oleh Niels Bohr.

Model atom ini berhasil menjelaskan spektrum garis radiasi atom hidrogen dengan

memperkenalkan adanya tingkat-tingkat energi diskrit dalam atom.

Pada tahun 1914, Franck dan Hertz secara eksperimental berhasil

membuktikan adanya tingkat-tingkat energi diskrit dalam atom dan tingkat-tingkat

energi ini sama dengan yang terdapat pada spektrum garis.

2. Rumusan Masalah

a. Bagaimanakah teknik yang digunakan oleh Frank-Hertz untuk menyelidiki

tumbukan antar atom dalam gas, serta menyatakan adanya tingkat-tingkat

energi dalam atom ?

b. Berapakah besar tingkat-tingkat energi eksitasi pada atom gas neon ?

c. Bagaimanakah distribusi energi atom berdasarkan temperatur gas atom yang

bersangkutan ?

3

3. Tujuan

a. Menjelaskan teknik yang digunakan oleh Frank-Hertz untuk menyelidiki

tumbukan antar atom dalam gas, serta menyatakan adanya tingkat-tingkat

energi dalam atom.

b. Menghitung besar tingkat-tingkat energi eksitasi pada atom gas neon.

c. Mempelajari distribusi energi atom berdasarkan temperatur gas atom yang

bersangkutan.

4

pemanas

Uap Hg anoda

kolektor

katoda

V - +

0,5 V

+ -

BAB II

KAJIAN TEORI

Eksperimen Frank dan Hertz (1914) selain membuktikan bahwa keadaan

energi atom-atom adalah diskrit, juga menunjukkan tidak adanya perubahan tingkat-

tingkat energi atom apabila atom mendapat sumbangan energi lain (berasal dari luar)

yang lebih kecil dari beda tingkat energi antara satu tingkat energi ke tingkat energi

berikutnya.

Frank dan Hertz menggunakan tabung berisi uap air raksa (Hg) yang di

dalamnya terdapat anoda, katoda dan elektroda kolektor, seperti pada Gambar 2.1

sebagai berikut :

Gambar 2.1 : Tabung Frank-Hertz

Bila katoda dipanaskan, elektron akan terlepas dari permukaannya. Elektron

ini ditarik oleh anoda yang berpotensial positif terhadap katoda. Elektron yang

menembus anoda dengan energi kecil akan ditolak oleh kolektor sehingga tidak

menyebabkan arus I pada mikroamperemeter. Bila energi elektron yang menembus

anoda lebih besar dari 0,5 eV, elektron memiliki energi cukup untuk melawan medan

listrik dari kolektor dan menyebabkan terjadinya aliran arus I pada

5

mikroamperemeter. Jalan pikiran Frank-Hertz adalah sebagai berikut : elektron yang

keluar dari katoda dipercepat oleh medan listrik antara anoda dan katoda. Energi

yang dimiliki elektron saat berada pada potensial V adalah U = eV. Bila elektron

dengan energi ini menumbuk atom dalam uap Hg dan atom Hg hanya dapat

mengambil energi dalam jumlah tertentu saja, misalnya U0, maka elektron yang telah

menumbuk atom Hg akan mempunyai sisa energi sebesar U – U0. Sisa energi ini

terbawa sebagai energi kinetik elektron. Bila sisa energi ini kurang dari 0,5 eV,

elektron akan ditolak oleh kolektor sehingga tidak terjadi aliran arus listrik I dalam

mikroamperemeter. Bila energi elektron U kurang dari harga U0, atom tidak

menambah energi dalam, dan tumbukan antara elektron dan atom bersifat elastik.

Bila ini terjadi, elektron dengan mudah akan sampai di kolektor sehingga terjadi

aliran arus listrik I dalam mikroamperemeter. Frank-Hertz berharap bila potensial

anoda diubah, maka mula-mula arus akan naik. Pada harga potensial anoda tertentu,

yaitu bila energi kinetik elektron sama dengan U0, maka arus akan berkurang, karena

energi diserap oleh atom sehingga sisa energi elektron tidak cukup untuk mengatasi

potensial kolektor. Akibatnya pada harga ini arus I akan turun, dan gejala yang

diharapkan oleh Frank-Hertz betul terjadi.

Gambar 2.2. a. Perubahan arus I terhadap V, bila tabung Frank-Hertz

dibuat hampa udara.

b. Perubahan arus I terhadap V, bila tabung berisi uap Hg.

V

I

hampa

a

V

Berisi uap Hg

4,9 V 4,9 V 4,9 V

b

I

6

Eksperimen Frank-Hertz dijalankan sebagai berikut : bila tabung dibuat

hampa udara, dan bila potensial anoda diperbesar, maka arus I akan berubah seperti

ditunjukkan oleh Gambar 2.2a. Sedangkan bila tabung berisi uap Hg, maka akan

diperoleh arus I yang berubah seperti ditunjukkan oleh Gambar 2.2b.

Berdasarkan grafik yang diperoleh, tampak bahwa bila potensial anoda

mencapai 4,9 Volt, arus akan berkurang dan selanjutnya akan naik lagi, dan bila

potensial anoda mencapai kelipatan 4,9 Volt arus akan berkurang lagi. Dari

eksperimen ini dapat disimpulkan bahwa atom Hg hanya mengambil energi dari

elektron sebesar 4,9 eV. Energi yang diambil ini menjadi energi dalam atom Hg. Bila

energi elektron kurang dari 4,9 eV, tumbukan bersifat elastik dan energi dalam atom

Hg tidak berubah. Bila energi elektron lebih besar dari 4,9 eV, sebagian energi

elektron diambil menjadi energi dalam atom Hg dan sisanya sebagai energi kinetik

elektron. Hal ini menunjukkan adanya suatu tingkat energi 4,9 eV di atas tingkat

dasar. Peristiwa ini sering disebut sebagai transfer energi resonan.

Adanya minimum kedua pada arus I bila potensial anoda V diubah adalah

karena elektron menumbuk atom Hg dua kali. Bila ini terjadi elektron akan

kehilangan energi sebesar 2 x 4,9 eV = 9,8 eV. Dalam eksperimen selanjutnya dengan

uap Hg juga didapatkan bahwa resonansi transfer energi terjadi pada energi sebesar

6,7 eV dan 10,4 eV.

Kesimpulan yang dapat diambil dari eksperimen ini adalah bahwa energi

dalam atom Hg hanya dapat berubah secara diskrit, jadi tidak akan dapat secara

sinambung. Beberapa harga energi dalam yang boleh dimiliki atom disebut tingkat

energi. Tingkat dasar menyatakan energi atom sebelum mengambil energi. Beberapa

tingkat energi di atasnya menyatakan keadaan eksitasi. Bila atom ditumbuk oleh

elektron dengan energi cukup, maka atom akan berpindah ke keadaan eksitasi. Bila

energi yang diberikan oleh kepada atom lebih dari 10,4 eV, maka atom Hg akan

tereksitasi ke keadaan ionisasi, artinya elektron terpental keluar dari atom.

Sebagaimana eksperimen yang dilakukan oleh Frank-Hertz, dalam percobaan

ini elektron-elektron dipercepat diantara sebuah filamen dan grid sebuah tabung yang

berisi gas neon (Ne) dengan sebuah potensial variabel V. Sebuah potensial balik

I

7

rendah VR ditempatkan diantara grid dan plat kolektor. Agar dapat mencapai

kolektor, maka elektron-elektron harus memiliki energi kinetik yang lebih besar dari

energi potensial balik VR diantara grid dan kolektor. Begitu potensial pemercepat

diperbesar, elektron-elektron memiliki energi kinetik yang semakin lama semakin

besar dan semakin banyak yang mencapai kolektor, sehingga menghasilkan

kenaikkan arus. Pada suatu ketika, elektron-elektron memperoleh energi kinetik yang

sama dengan energi keadaan eksitasi pertama atom Ne. Pada saat ini, elektron-

elektron dapat mengeksitasi atom-atom Ne ke keadaan ini, sehingga mereka

kehilangan nergi kinetik. Dengan demikian lebih sedikit elektron yang akan memiliki

cukup energi untuk mengatasi potensial balik VR, sehingga terjadi penurunan arus

kolektor.

Kenaikan V lebih lanjut menyebabkan arus kembali naik karena elektron-

elektron mendapat tambahan energi kinetik setelah mengeksitasi sebuah atom Ne.

Pada potensial pemercepat yang lebih tinggi, elektron-elektron akan memiliki energi

yang cukup untuk mengeksitasi dua atom Ne sehingga terjadi penurunan kedua untuk

arus I, dan seterusnya. Perbedaan tegangan diantara berbagai puncak arus tampak

berhubungan dengan energi yang diperlukan untuk mengeksitasi atom Ne ke keadaan

eksitasi pertamanya. Harga ini didapatkan dari selisih kedua lembah V dikalikan

dengan muatan elektron, sehingga :

E = e V (1)

Selanjutnya dalam eksperimen ini akan diamati mengenai tingkat energi eksitasi

atom gas Ne yang dihasilkan oleh hubungan antara arus I dan potensial anoda V.

Telah dipelajari bahwa tiap-tiap atom mempunyai satu tingkat energi yang

paling rendah, yang merupakan energi minimum yang dapat dimiliki atom tersebut.

Tingkat energi yang paling rendah disebut keadaan dasar dan semua tingkat yang

lebih tinggi disebut keadaan tereksitasi. Sebuah elektron akan memancarkan garis

spektrum ketika melakukan perpindahan dari suatu keadaan tereksitasi ke keadaan

yang lebih rendah.

8

Sebagai ilustrasi pada atom neon memancarkan cahaya tertentu dengan

panjang gelombang 743,7 A dan 735,9 A saat mengalami transisi dari 2 (dua) tingkat

yang ditandai dengan tingkat resonansi ke keadaan dasar. Misalkan elektron sebuah

atom neon dalam keadaan dasar berada dalam keadaan menyerap suatu kuantum

energi penyinaran dengan panjang gelombang 743,7 A dan 735,9 A, maka elektron

tersebut akan mengalami transisi berlawanan arah dan dinaikkan ke salah satu tingkat

resonansi. Beberapa saat setelah berdiam di tingkat energi ini, elektron akan

kembali ke keadaan dasar dengan memancarkan kembali kuantum tersebut. Rata-

rata waktu tinggal disebut umur keadaan tereksitasi.

Berdasarkan panjang gelombang tersebut dapat dicari besarnya energi foton

yang dipancarkan, yaitu :

(i) untuk panjang gelombang 743,7 A, energi foton yang dipancarkan 16,71 eV

(ii) untuk panjang gelombang 735,9 A, energi foton yang dipancarkan 16,89 eV

Hal ini menunjukkan adanya suatu tingkat sebesar 16,71 eV dan 16,89 eV di atas

tingkat dasar.

9

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

1. Obyek Percobaan

Obyek dari percobaan ini adalah tingkat-tingkat energi eksitasi atom neon.

Cara mengeksitasi elektron-elektron di dalam atom neon adalah dengan pemanasan

dilanjutkan dengan pemberian tegangan listrik. Jika mungkin, hendak dipaljari pula

distribusi energi eksitasi berdasarkan temperatur pemanasannya.

2. Instrumen untuk Mendapatkan Data

Peralatan yang digunakan dalam percobaan ini perangkat peralatan

“Percobaan Frank-Hertz” dengan konstruksi alat sebagai berikut :

(i). Panel Permukaan :

Tabung vakum

(Tabung

Frank-Hertz)

Lampu Pilot

ON

OFF

1 2

3

4

6

12

5

7

8

9

11

10

V A

10

(ii). Sisi Kanan

Gambar 3.1. i. Sisi depan peralatan percobaan Frank-Hertz

ii. Sisi kanan peralatan percobaan Frank-Hertz

Keterangan :

1. Saklar POWER

Jika saklar ini diposisikan ke atas dan daya dihubungkan dengan alat, maka

lampu indikator akan menyala.

2. Tombol HEATER VOLT ADJUSMENT

Tombol ini untuk mengatur arus yang mengalir ke pemanas tabung Frank-

Hertz. Jika diputar searah jarum jam, arus yang mengalir semakin besar dan

semakin banyak elektron termal yang dihasilkan oleh katoda.

3. Tombol G1-K VOLT ADJUSMENT

Tombol ini untuk mengatur tegangan antara grid pertama dengan katoda tabung

Frank-Hertz.

4. Tombol G2-P VOLT ADJUSMENT

Tombol ini untuk mengatur tegangan pemblokade antara grid kedua dengan

plat tabung Frank-Hertz.

5. Tombol G2-K VOLT ADJUSMENT

Tombol ini untuk mengatur tegangan antara grid kedua dengan katoda tabung

Frank-Hertz.

13

14

15

16

17

11

6. VOLTMETER

Voltmeter ini menunjukkan tegangan antara grid kedua dengan dan katoda

tabung Frank-Hertz.

7. Tombol ZERO ADJUSMENT

Tombol ini untuk “zero adjusment” ammeter dengan menyeimbangkan “zero

point” amplifier DC

8. Tombol GAIN

Tombol ini untuk mengubah faktor penguatan amplifier DC. Biasanya, tombol

ini digunakan dengan cara menempatkan tanda pada tombol tersebut sedikit

melebihi posisi tengah. Namun demikian, jika mikroamperemeter pada panel

ini tidak digunakan, aturlah posisi tombol sekehendak kita)

9. Saklar AUTO MANU

Saklar ini digunakan untuk memilih penambahan secara otomatis tegangan

antara grid kedua dengan katoda tabung Frank-Hertz atau penambahan secara

manual dengan cara memutar tombol (5) secara manual. Jika dipilih “AUTO”,

tegangan bertambah secara otomatis ke tegangan yang ditentukan oleh tombol

(5). Oleh karena itu, jika saklar ini dpasang pada posisi “AUTO” tombol (5)

harus diputar penuh searah jarum jam.

10. Saklar EXTERNAL-INTERNAL

Saklar ini digunakan untuk memilih apakah arus antara grid kedua dan plat

tabung Frank-Hertz diukur dengan meter (12) pada panel atau meter yang

dihubungkan pada terminal (14).

11. Saklar METER-OSCILLOSCOP

Jika observasi dilakukan dengan terminal (13) terhubung ke terminal vertikal,

horizontal dan ground osciloscop, saklar ini harus diposisikan pada OSC.

Dengan konfigurasi ini, out put ada pada terminal (14), dan dengan demikian

dimungkinkan untuk memasang meter eksternal. Namun demikian, out put

menjadi agak besar.

12

12. AMMETER

Meter ini menunjukkan arus yang mengalir pada plat.

13. OSCILLOSCOP

Untuk mengamati bentuk gelombang energi eksitasi, hubungkan terminal V, E

dan H ke input vertikal, horisontal dan ground osiloskop

14. Terminal P-G2(I)

Untuk mengukur arus I antara plat dan grid dengan menggunakan

mikroamperemeter eksternal, hubungkan ammeter dengan terminal ini dan

posisikan saklar (10) ke EXTERNAL.

15. Terminal G2-K(K)

Untuk mengukur tegangan antara grid kedua dan katoda dengan menggunakan

voltmeter eksternal, hubungkan voltmeter dengan terminal ini.

16. Saklar HEATER, TERMINAL, SHORT SWITCH

Untuk mengukur arus heater, geserlah saklar ini ke OPEN dan hubungkan

ammeter AC ke terminal (17). Jika pengukuran arus tidak diperlukan, biarkan

saklar ini pada posisi SHORT.

17. Terminal HEATER (I)

Untuk mengukur arus heater, hubungkan ammeter AC ke terminal ini. (Full

scale 1A).

3. Cara Pengumpulan Data

Langkah kerja yang harus dilakukan untuk mengukur variabel-variabel yang

diperlukan dalam eksperimen ini adalah sebagai berikut :

1. Membuka tutup “acryl” dan pasang tabung Frank-Hertz ke dalam socket.

2. Memutar semua tombol berlawanan arah dengan arah jarum jam sejauh mungkin

dan ubah posisi saklar (9), (10) dan (11) ke bawah, serta posisi saklar (16) ke

13

SHORT. (Jika mengubah saklar (16) pada posisi OPEN, hubungkan ammeter

AC ke terminal (15)).

3. Menghubungkan kabel daya AC 220 V, selanjutnya ubah saklar POWER (1) ke

posisi “1”.

4. Mengatur jarum penunjuk ammeter (12) ke posisi nol dengan cara memutar

tombol ZERO ADJUSMENT (7). Selanjutnya, putar tombol GAIN (8) sehingga

tanda pada tombol tersebut sedikit melebihi posisi tengah. (Karena diperlukan 2-

3 menit agar penunjuk ammeter stabil pada posisi nol, kemudian lakukan “zero

adjusment” lagi).

Keterangan :

Arus pemanas, tegangan G1 ke K, tegangan G2 ke P dan arus G2 ke P adalah “4

point in the adjusment”. Tegangan G1 ke K ditentukan oleh tabung Frank-Hertz.

Selanjutnya, arus G2 ke P dapat diperbesar oleh amplifier. Tombol Gain (8)

untuk mengatur amplifier.

5. Memutar tobol G2-K VOLT ADJUSMENT (5) serah dengan arah jarum jam

untuk mengatur tegangan sehingga jarum indikator pada volmeter (6) sekitar 30

V.

6. Memutar tombol HEATER VOLT ADJUSMENT (2) searah dengan arah jarum

jam sehingga tanda pada tombol tersebut sedikit melebihi pada posisi tengah.

Tunggu sebentar, kemudian atur tombol G1-K VOLT ADJUSMENT (3) pada

posisi tertentu dengan memutar pelan-pelan tombol sedemikian rupa sehingga

jarum ammeter (12) menyimpang sejauh mungkin. (atur jarum penunjuk

ammeter pada skala tengah. Jika memutar tombol (3) lebih jauh, jarum ammeter

turun)

Keterangan :

Jika jarum ammeter (12) menyimpang tidak teratur meskipun telah memutar

tombol G1-K VOLT ADJUSMENT (3) berlawanan arah jarum jam sejauh

14

mungkin, kemudian memutar tombol HEATER VOLT ADJUSMENT (2) searah

arah jarum jam sedikit saja dan mengatur arus dengan memutar pelan-pelan

tombol (3) sehingga jarum ammeter menyimpang dengan baik.

Selanjutnya, jika jarum ammeter (12) terlalu menyimpang ke kanan setelah

langkah di atas, mengupayakan menurunkan arus dengan cara memutar pelan-

pelan tombol (2) berlawanan arah putar jarum jam. (Mengulangi langkah-

langkah di atas beberapa kali jika diperlukan). Ini berarti telah mengatur tombol

HEATER VOLT ADJUSMENT (2) dan tombol G1-K VOLT ADJUSMENT (3)

sedemikian rupa sehingga jarum ammeter (12) disimpangkan oleh arus G2-P

hingga jarum ammeter pada posisi tengah. Oleh karena itu, dikehendaki arus

pemanas sekecil mungkin dan jarum ammeter turun (arus G2-P turun) dari posisi

paling kanan jika memutar tombol G1-K VOLT ADJUSMENT (3) berlawanan

arah atau searah arah putar jarum jam.

7. Jika pengaturan sebagaimana yang tertulis pada point (6) telah selesai, kemudian

mengatur tombol G2-K VOLT ADJUSMENT (5) berlawanan arah putar jarum

jam sehingga tegangan G2-K nol, dan kemudian atur jarum ammeter (12) pada

posisi nol. Setelah “zero adjusment”, dengan memutar tombol (5), kembalikan

tombol G2-K sekitar 30 V. (Menjaga jarum ammeter agar tetap kembali pada

posisi tengah).

8. Memutar pelan-pelan tombol G2-P VOLT ADJUSMENT (4) sehingga jarum

ammeter turun ke 2/3 posisi tengah. Kemudian putar tombol (5) berlawanan arah

putar jarum jam sejauh mungkin.

9. Setelah operasi di atas, memutar pelan-pelan tombol G2-K VOLT ADJUSMENT

(5), gambar grafik tegangan yang ditunjukkan oleh voltmeter (V) dan arus yang

ditunjukkan oleh ammeter (I). Jika mengubah saklar (9) pada posisi “AUTO”,

selanjutnya memutar tombol G2-K VOLT ADJUSMENT (5) searah jarum jam

sejauh mungkin. (Tegangan G2-K secara otomatis berubah dengan kontinu)

15

Jika sekarang mengatur tegangan G2-P dengan tombol (4), bagian bawah grafik

menjadi dalam atau dangkal tergantung pada pengaturan yang dilakukan. Selain

itu, kedalaman atau kedangkalan grafik juga ditentukan oleh pengaturan arus

pemanas.

10. Masukkan hasil pengukuran pada tabel sebagai berikut :

No. I (μA) V (volt)

4. Cara Analisis Data

Untuk menganalisis data dalam percobaan ini digunakan teknik analisa data

secara kuantitatif. Untuk mengetahui pengaruh penambahan tegangan anoda (V)

terhadap arus (I) digunakan analisa secara grafik. Berdasarkan data hasil percobaan

diharapkan diperoleh grafik seperti Gambar 3.2b. Penambahan tegangan anoda (V)

akan mengakibatkan kenaikkan arus (I), tetapi pada harga tertentu arus (I) akan

berkurang dan selanjutnya naik lagi dan pada harga tertentu arus (I) akan berkurang

lagi, demikian seterusnya.

Selisih antara kedua puncak V dikalikan dengan muatan elektron merupakan

energi eksitasi elektron atom gas neon, sehingga untuk menghitung energi eksitasi

digunakan persamaan (1) :

)( 0101 VVeEE

dan

)( 1212 VVeEE

atau

VeE

dengan E = energi eksitasi

16

e = muatan elektron (1,6 x 10-19

C)

V0 = tegangan anoda (V) pada penurunan arus (I) yang pertama

V1 = tegangan anoda (V) pada penurunan arus (I) yang kedua

V2 = tegangan anoda (V) pada penurunan arus (I) yang ketiga

Untuk mencari besarnya ketidakpastian dari E digunakan perambatan ralat sebagai

berikut :

2

0

2

0

2

1

2

1

)()(

)()(

)( VV

EV

V

EE

17

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Berikut ini disampaikan data hasil percobaan :

No. V (volt) I (μA)

1. 10 17

2. 12 22

3. 14 26

4. 16 30

5. 18 34

6. 20 32

7. 22 18

8. 24 20

9. 26 40

10. 28 47

11. 30 55

12. 32 60

13. 34 65

14. 36 67

15. 38 52

No. V (volt) I (μA)

16. 40 40

17. 42 46

18. 44 58

19. 46 68

20. 48 76

21. 50 84

22. 52 88

23. 54 87

24. 56 80

25. 68 70

20. 60 75

27. 62 80

28. 64 88

29. 66 97

30. 68 100

Percobaan 1 :

18

Grafik hubungan antara V (volt) dan I (μA) berdasarkan data dari percobaan 1 di atas

adalah sebagai berikut :

Percobaan 2 :

No. V (volt) I (μA)

20. 31 78

21. 32 86

22. 33 90

23. 34 95

24. 35 99

25. 36 100

26. 37 94

27. 38 84

28. 39 72

29. 40 62

30. 41 52

31. 42 48

32. 43 46

33. 44 49

34. 45 60

35. 46 73

36. 47 83

37. 48 95

38. 49 100

No. V (volt) I (μA)

1. 12 7

2. 13 12

3. 14 20

4. 15 26

5. 16 30

6. 17 35

7. 18 42

8. 19 46

9. 20 33

10. 21 20

11. 22 10

12. 23 9

13. 24 9

14. 25 11

15. 26 12

16. 27 20

17. 28 40

18. 29 52

19. 30 68

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80

V (volt)

I (

A

)

19

Grafik hubungan antara V (volt) dan I (μA) berdasarkan data dari percobaan 2 di atas

adalah sebagai berikut :

Dari kedua hasil percobaan di atas, diperoleh harga energi eksitasi dari atom

gas neon, setelah direrata, adalah E = 16,7 1,0 eV. Hasil tersebut menunjukkan

bahwa atom gas neon hanya mengambil energi dari elektron sebesar ΔE = 16,7 ± 1,0

eV yang menjadi energi dalam dari atom gas neon. Energi elektron yang kurang dari

nilai tersebut menjadikan tumbukan elastis, sehingga elektron hanya terpental dalam

arah yang berbeda dengan datangnya tumbukan, dengan demikian energi atom gas

neon tidak berubah. Bila energi elektron lebih besar dari 16,7 ± 1,0 eV maka

sebagian lain energi elektron diambil menjadi energi dalam dan sisanya tetap sebagai

energi kinetik lektron. Dari peristiwa tersebut dapat dikatakan bahwa energi dalam

atom gas neon hanya dapat berubah secara diskrit (tidak berubah secara kontinyu).

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60

V (volt)

I (

A

)

20

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

1. Kesimpulan

1. Terdapat tingkat-tingkat energi eksitasi pada gas atom neon. Cara

menunjukkan tingkat-tingkat tenaga tersebut adalah dengan mencari garfik

hubungan antara tegangan anoda dan kuat arus yang mengalir pada kolektor

di dalam tabung Frank Hertz. Pada grafik tersebut ditemukan adanya

beberapa puncak kurva yang menunjukkan tingkat-tingkat energi eksitasi.

2. Besar energi eksitasi gas atom neon adalah E = 16,7 1,0 eV.

3. Belum ditemukan indikasi distribusi energi atom berdasarkan temperatur gas

atom yang bersangkutan.

2. Saran

Oleh karena belum ditemukannya indikasi distribusi energi atom berdasarkan

temperatur gas atom yang bersangkutan, maka disarankan untuk meneliti lebih lanjut

tentang kemungkinan distribusi yang dimaksud. Penelitian yang lebih intensif pada

peninjauan secara teoritis mengenai diatribusi energi eksitasi atom berdasarkan

temperatur yang dikenakan pada model tabung Frank Hertz.

21

DAFTAR PUSTAKA

Beiser, A. (Trans : The Houw Liong), 1999, Konsep Fisika Moderen, Erlangga,

Jakarta.

Gautreau, R. dan Savin, W. (Trans : Hans. J. Wopspakirk), 1995, Fisika Moderen.

Teori dan Soal-soal. Erlangga, Jakarta.

McNally, J.R., 1967, Handbook of Physics, McGraw Hill Book Company, New

York.