PERCOBAAN DERET BALMER

Teori Dasar

Percobaan yang dilakukan oleh Johann Balmer (1885) melalui pengamatan spektrum pancaran atom gas hidrogen (H) menunjukkan bahwa energi atom adalah diskrit. Spektrum yang dipancarkan oleh atom gas hidrogen terurai menjadi beberapa spektrum garis berwarna cahaya tampak, seperti merah, hijau-biru, dan ungu. Intensitas dan kedudukan garis spektrum yang teramati menunjukkan karakteristik atom tersebut. Kedudukan spektrum garis tersebut menyatakan suatu orde tertentu dan berkaitan dengan panjang gelombangnya yang dinyatakan dengan hubungan.

Dari Teori Atom Bohr, diketahui bahwa peristiwa pancaran atom gas hidrogen merupakan hasil peristiwa eksitasi dan deeksitasi (transisi atau perpindahan) elektron dari satu kulit atom ke kulit atom lainnya seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Spektrum garis yang teramati muncul dari peristiwa difraksi dan interferensi setelah pancaran energi atom tersebut melewati suatu celah sempit (kisi). 

Susunan peralatan pada percobaan Deret Balmer.

Langkah Percobaan

Hasil Pengamatan

Analisa Data

Prinsip kerja dalam percobaan ini yaitu cahaya yang dihasilkan oleh lampu hidrogen mengalami pembelokkan gelombang cahaya yang melewati kisi. Semakin kecil kisi, maka penyebaran gelombangnya akan semakin besar. Hasil difraksi tersebut kemudian mengalami interferensi gelombang atau perpaduan gelombang sehingga spektrum warna merah, hijau-biru, biru, dan ungu dapat teramati pada teleskop.

Garis spektrum yang teramati adalah merah (n=3), hijau-biru (n=4), biru (n=5), dan ungu (n=6) saja. Pada orde n=1 dan n=2 juga terlihat spektrum garis, namun ini tidak berlaku dalam Deret Balmer. Hal ini karena untuk n=1 dan n=2 tidak terdapat garis dengan intensitas tinggi sehingga spektrum yang dihasilkan adalah kontinyu lemah. Oleh karena itu, hasil untuk n=1 menjadi minus dan n=2 menjadi tak hingga. Untuk n > 7, spektrum garis masih terbentuk suatu deretan warna cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda-beda.

Pada saat kalibrasi awal di titik 0°, yang muncul pertama kali adalah warna merah (n=3). Warna merah muncul pertama kali karena spektrum warna yang memiliki panjang gelombang terbesar justru memiliki nilai energi E yang paling kecil dibandingkan spektrum warna lainnya. Inti atom yang bermuatan positif, memiliki daya tarik terhadap elektron yang bermuatan negatif. Akibatnya, elektron-elektron di setiap lintasan selalu mengelilingi inti. Elektron yang tingkat energinya terendah (warna merah), paling mudah ditarik oleh inti. Oleh karena itu, warna merah yang tampak terlebih dahulu.

CONTOH SOAL FISIKA DASAR : MIKROSKOP, SPEKTROMETER, POLARIMETER, OSILOSKOP, DAN WATAK LAMPU PIJAR

MIKROSKOP

1. Mengapa tidak terjadi perbesaran lateral untuk lensa okuler pada waktu mata melihat tanpa berakomodasi ?

Jawab :

Hal ini karena perbesaran lateral hanya terjadi atau terdapat pada lensa obyektif, bukan lensa okuler. Perbesaran lateral dari lensa obyektif ini menentukan ukuran linier dari bayangan nyata. Sedangkan pada lensa okuler terjadi perbesaran sudut dari lensa mata yang menghubungkan ukuran sudut dari bayangan maya yang dilihat melalui lensa mata dengan ukuran sudut yang dibentuk atau dipunyai oleh bayangan nyata dari lensa obyektif. Maka, perbesaran yang terjadi pada lensa okuler yaitu perbesaran lateral yang dapat dinyatakan dengan h'/h = m1. Dan perbesaran yang terjadi pada lensa okuler yaitu perbesaran sudut atau dinyatakan dengan d/f2 = 25/f2 = m2.

2. Mana yang lebih menguntungkan, melihat dengan mikroskop tanpa berakomodasi atau berakomodasi sekuat-kuatnya ? Mengapa ?

Jawab :

Yang lebih menguntungkan yaitu melihat dengan mikroskop tanpa berakomodasi. Hal ini karena jika kita melihat dengan berakomodasi sekuat-kuatnya akan menyebabkan mata cepat lelah. Penyebab lelah ini karena berkas sinar yang menuju mata bukan berkas sinar sejajar. Sebaliknya, ketika kita melihat mikroskop dengan mata tanpa berakomodasi, berkas yang terbentuk adalah sejajar (sok = fok) maka mata tidak akan cepat lelah ketika kita menggunakan mikroskop dalam waktu relatif lama.

SPEKTROMETER

3. Sebutkan cara menentukan indeks bias prisma.

Jawab :

Caranya yaitu dengan mencari indeks bias menggunakan metode sudut datang = sudut pembias prisma dengan cara.

a. Mencari skala sudut pada saat teropong dan sumber cahaya berada pada suatu garis lurus (titik nol).

b. Meletakkan prisma sedemikian rupa sehingga sudut antara titik nol dengan sinar pantul yang diperoleh dari kedua sisi prisma akan membentuk sudut yang sama besar. Posisi itu menunjukkan bahwa sisi lain tegak lurus terhadap sinar datang.

c. Mencari sinar bias yang keluar dari prisma menggunakan teropong, lalu mencatat sudut skalanya.

d. Selisih sudut deviasi pada langkah (c) dengan skala sudut titik nol merupakan sudut deviasi.

POLARIMETER

4. Jika tabung berisi aquades apakah bidang polarisasi akan berputar ? Jelaskan.

Jawab :

Bidang polarisasi tidak akan berputar. Hal ini karena aquades bukan bahan optis aktif yang dapat memutar bidang polarisasi. Ketika cahaya dilewatkan pada tabung berisi aquades, posisi polarizer dan analizer saling tegak lurus (bidang polarisasi juga tegak lurus), maka sinar tidak ada yang ditransmisikan melalui medium diantara prisma polarisasi (daya putar aquades nol dari polarimeter), maka bidang polarisasi tidak berputar.

5. Mengapa umumnya digunakan cahaya lampu natrium dalam percobaan polarimeter ?

Jawab :

Lampu natrium (panjang gelombang 589,3 nm) umumnya digunakan pada percobaan karena lampu natrium merupakan sinar monokromatis yang menghasilkan berkas sinar sejajar dan mampu membentuk kira-kira 90% pancaran cahaya. Lampu natrium juga merupakan sumber cahaya elektrik yang paling efisien mencapai hingga 200 lm/W (lumen/Watt) yang menghasilkan keluaran cahaya dengan panjang gelombang yang mendekati sensitivitas puncak manusia. Intensitas cahaya lampu natrium juga tidak berkurang seiring lampu natrium lama tidak digunakan.

OSILOSKOP

6. Jelaskan pengertian amplitudo dan periode gelombang.

Jawab :

Amplitudo gelombang yaitu jarak (simpangan terjauh dan terbesar) dari gelombang dihitung dari titik atau kedudukan seimbangnya, dengan satuan meter (m) atau centimeter (cm).

Periode gelombang yaitu waktu yang diperlukan untuk melakukan satu getaran sempurna atau penuh (dua puncak atau dua dasar berurutan), dengan satuan sekon (s).

7. Besaran listrik apa yang dapat diukur dengan osiloskop secara langsung dan tidak langsung ?

Jawab :

Besaran listrik yang dapat diukur langsung, yaitu.

- Simpangan maksimum (Amplitudo)

- Tegangan dari puncak ke puncap (vp-p)

- Tegangan maksimum (vmax)

- Periode (T)

Besaran listrik yang tidak dapat diukur langsung, yaitu.

- Tegangan efektif (vef)

- Frekuensi (f)

8. Apa nama tabung panjang yang ada dalam osiloskop dan sebutkan komponen penting yang ada di dalamnya.

Jawab :

Nama tabung yang ada pada osiloskop yaitu Tabung Sinar Katoda (CRT). Komponen penting didalamnya yaitu senapan elektron, katoda, anoda, heater (elemen pemanas), layar pendar, pengatur berkas, dan lensa.

9. Apa yang dimaksud dengan pola Lissayous ?

Jawab :

Pola Lissayous merupaka pola yang ditimbulkan oleh dua buah gelombang sinusoidal dengan syarat kedua gelombang tersebut mempunyai frekuensi yang sama atau berbeda saling tegak lurus dan berada pada amplitudo konstan.

WATAK LAMPU PIJAR

10. Apa yang dimaksud dengan penghantar yang linier ?

Jawab :

Penghantar yang linier adalah penghantar yang mengikuti Hukum Ohm.

Maksud penghantar linier yang mematuhi Hukum Ohm, yaitu.

a. Penghantar merupakan konduktor yang baik, bukan semikonduktor.

b. Penghantar tidak mengalami perubahan suhu yang signifikan ketika dialiri arus, karena bila suhu berubah maka hambatan akan berubah pula.

c. Penghantar memiliki induktansi dan kapasitansi rendah atau induktansi sama dengan kapasitansi sehingga impedansi (hambatan) merupakan murni R (resistansi).

d. Nilai resitansinya tidak bergantung terhadap besar dan polaritas beda potensial yang dikenakan atau diberikan kepada konduktir tersebut.

CONTOH SOAL FISIKA DASAR : VISKOSITAS, TEGANGAN PERMUKAAN, DAN KELEMBABAN UDARA

VISKOSITAS

1. Berilah definisi koefisien kekentalan (viskositas) zat cair secara umum.

Jawab :

Secara umum, koefisien kekentalan zat cair didefinisikan sebagai suatu ukuran dan tetapan yang dimiliki oleh suatu fluida dan menyatakan besar kecilnya gesekan di dalam fluida (kentalnya fluida).

2. Apakah pengaruh suhu terhadap koefisien kekentalan zat cair ?

Jawab :

Pada suhu rendah, kekentalan zat cair bertambah. Sebaliknya ketika suhu tinggi, maka kekentalan zat cair berkurang. Hal ini terjadi karena saat suhu bertambah, tumbukan partikel dalam zat cair juga bertambah sehingga daya lenting partikelnya semakin besar dan menyebabkan jarak antar partikel berkurang dan kekentalan zat cairnya juga berkurang.

3. Sebutkan aplikasi viskositas dalam kehidupan sehari-hari.

Jawab :

a. Pelumas mesin (oli)

Tiap mesin membutuhkan kekentalan oli yang berbeda-beda. Viskositas dari oli sangat diperhitungkan untuk meminimalisir gaya gesek yang ditimbulkan oleh mesin yang bergerak dan terkontak satu terhadap yang lain sehingga mencegah dari keausan suatu mesin.

b. Pemanis buatan

Viskositas pada asomalt harus rendah karena berpengaruh pada rasa. Selain itu, viskositas asomalt dapat memperbaiki tekstur dan rasa bahan makanan.

c. Mutu Bahan Pangan

Digunakan sebagai standar mutu bahan pangan sehingga viskositas tiap perusahaan berbeda walaupun produk yang dibuat sama, misalnya viskositas pada kecap "ABC" berbeda dengan viskositas kecap "Bango".

TEGANGAN PERMUKAAN

4. Jelaskan mengapa silet atau jarum dapat mengapung di atas permukaan air ?

Jawab :

Penyebab silet atau jarum dapat mengapung di atas permukaan air yaitu karena adanya tegangan permukaan akibat interaksi molekul-molekul zat cair di permukaan zat cair. Di bagian dalam sebuah molekul dikelilingi oleh molekul lain di sekitarnya, tetapi di permukaan cairan tidak ada molekul lain di bagian atas molekul cairan itu. Hal ini dikarenakan adanya gaya pemulih yang menopang silet atau jarum.

5. Jika anda mempunyai suatu pipa pegas yang lubangnya sangat kecil dan ujungnya anda masukkan ke dalam air, maka air akan naik ke dalam pipa. Jelaskan bagaimana hal ini bisa terjadi ?

Jawab :

Hal ini disebabkan akibat adanya gaya tekan dari lubang pipa ke dalam air yang menimbulkan reaksi balik dimana adanya gaya pemulih atau gaya ke atas dari air sehingga air dapat masuk ke dalam pipa tersebut.

6. Apakah tegangan permukaan bergantung pada suhu zat cair yang digunakan ?

Jawab :

Ya, tegangan permukaan bergantung pada suhu zat cair karena pada umumnya ketika terjadi kenaikan suhu, maka nilai tegangan permukaan menurun. Hal ini disebabkan karena ketika suhu meningkat, molekul cairan bergerak semakin cepat sehingga pengaruh interaksi antar molekul cairan berkurang. Akibatnya, nilai tegangan permukaan juga mengalami penurunan.

7. Sebutkan aplikasi tegangan permukaan dalam kehidupan sehari-hari.

Jawab :

a. Penggunaan antiseptik

Antiseptik memakai prinsip tegangan permukaan yaitu mampu membasahi atau membersihkan kotoran, dengan demikian lebih mudah dalam mengobati luka.

b. Bidang farmasi

Untuk menentukan jenis surfaktan untuk membuat emulsi dan meningkatkan stabilitas suspensi dan emulsi.

c. Pengunaan sabun detergen

Untuk mencuci pakaian kotor.

KELEMBABAN UDARA

8. Apa yang dimaksud dengan uap air jenuh dan apa hubungannya dengan kelembaban udara ?

Jawab :

Uap air jenuh yaitu kondisi dimana kapasitas udara untuk menampung uap air berada pada keadaan maksimum pada suhu dan tekanan tertentu.

Hubungan antara uap air jenuh dan kelembaban udara yaitu kelembaban udara ditentukan oleh banyaknya uap air dalam udara. Jika uap air berada pada tekanan maksimum atau jenuh berarti kapasitas udara pun mencapai maksimum sehingga kelembaban udara menjadi tinggi atau berada pada titik maksimum.

9. Apa hubungan antara tekanan uap air maksimum dengan titik embun ?

Jawab :

Tekanan uap air maksimum atau jenuh (es) bergantung pada suhu. Jika suhu tinggi, tekanan uap air maksimum atau jenuh (es) akan semakin meningkat. Sebaliknya jika suhu rendah, tekanan uap air maksimum atau jenuh (es) akan semakin menurun. Maka pada tekanan uap aktual (ea) yang tetap, kelembaban relatif akan menurun bila suhu meningkat.

Jika dilihat pada persamaan.

Dengan RH adalah kelembaban relatif (%), ea adalah kelembaban atau kadar uap air aktual (mb), dan es adalah kadar uap air maksimum atau jenuh (mb).

Namun, bila ea = es, maka RH akan mencapai 100%. Ketika RH mencapai 100% maka suhu kritis dalam udara jenuh atau biasanya disebut dengan titik embun (prosesnya disebut dengan pengembunan).

10. Sebutkan definisi kelembaban mutlak dan kelembaban relatif.

Jawab :

Kelembaban mutlak adalah massa uap air per satuan volume yang mengandung uap air tersebut.

Kelembaban relatif adalah perbandingan antara kadar uap air yang ada (spesifik atau aktual) dengan kadar uap air maksimum yang dapat tercapai pada temperatur tertentu.

11. Sebutkan aplikasi kelembaban udara dalam kehidupan sehari-hari.

Jawab :

a. Melindungi permukaan bumi terhadap besarnya pengaruh radiasi inframerah.

b. Dalam proses fisik atmosfer, kelembaban udara dapat menyimpan panas dari matahari yaitu bentuk sensible heat menjadi latent heat sehingga apabila kelembaban tinggi maka suhu udara akan turun karena sensible heat tersimpan menjadi latent heat.

c. Dalam bidang pertanian, kelembaban udara dapat meningkatkan produktivitas dan perkembangan tumbuhan budidaya. Misalnya, bakau yang ditanam pada daerah yang kelembabannya tinggi, maka bakau tersebut akan berkembang dan berproduktivitas dengan maksimal.

MENGHITUNG NILAI UKURAN PEMUSATAN DATA SERTA UKURAN PENYEBARAN DATA

Menghitung Nilai Ukuran Pemusatan Data (Mean, Median, dan Modus) serta Ukuran Penyebaran Data (Jangkauan, Simpangan Rata-rata, Simpangan Baku, dan Kuartil)

DATA PENGAMATAN

POT A

POT B

POT C

CONTOH SOAL FISIKA MATERIAL : DIFUSI

1. Jelaskan perbedaan antara self fussion dan interdifussion.

Jawab :

Self difussion adalah difusi yang terjadi pada logam murni dimana atom yang berpindah berasal dari jenis material yang sama sehingga tidak ada perubahan komposisi.

Interdifussion atau Impurity Difussion adalah perpindahan atom dari satu logam ke logam lain sehingga terjadi perubahan konsentrasi selama beberapa waktu tertentu.

2. Bandingkan kekosongan dan interstisi pada mekanisme difusi. Kenapa difusi interstisi secara normal lebih cepat atau besar daripada difusi kekosongan ?

Jawab :

Pada difusi kekosongan terjadi perpindahan posisi atom dari posisi normalnya ke posisi kosong yang berada di sebelahnya. Sedangkan, pada difusi interstisi terjadi perpindahan posisi atom dari posisi interstisial ke posisi terdekat di sebelahnya yang kosong.

Difusi interstisi secara normal lebih cepat atau besar daripada difusi kekosongan karena pada difusi interstisi, ukuran atom pengotor lebih kecil sehingga mobilitas lebih besar dan lebih banyak posisi interstisial yang kosong. Selain itu, karena probabilitas interstisial kosong yang berdekatan lebih besar dari kekosongan (vacancy) yang berdekatan pada atom induk (host).

Lampiran Table 5.2