FISIKA SMA 12 : Spektrum Atom Hidrogen

Spektrum atom hidrogen dikemukakan oleh J.J Balmer seorang guru matematika di Swiss pada tahun 1884. Balmer menemukan pancaran cahaya tampak dari atom hidrogen. lintasan tertentu. Jika ada elektron dari luar atau tingkat yang lebih tinggi berpindah menuju ke tingkat energi lebih rendah maka elektron itu dapat memancarkan energi yang berupa gelombang elektromagnetik.

Percobaan Spektrum Atom Hidrogen Balmer

Apabila suatu zat dipanaskan secara terus-menerus, maka zat ini akan memancarkan cahaya dengan bentuk spektrum yang kontinu. Pemancaran radiasi cahaya pada zat ini disebabkan oleh getaran atom-atom penyusun zat.

Tabung pelucutan gas

Akan tetapi jika suatu gas yang berada dalam tabung gas bertekanan rendah diberi beda potensial tinggi maka gas akan memancarkan spektrum (diskontinu), yang berarti gas hanya memancarkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu.

Gas hidrogen ditempatkan pada tabung lucutan gas, jika tabung lucutan gas ini diberi tegangan tinggi sehingga terjadi lucutan muatan listrik. Gas hidrogen menjadi bercahaya dan memancarkan cahaya merah kebiru-biruan. Apabila diamati dengan spektrograf (alat untuk menyelidiki spektrum cahaya), pada pelat film terdapat garis cahaya, di mana satu garis cahaya menampilkan sebuah panjang gelombang yang dipancarkan cahaya dari sumber cahaya.

Persamaan Spektrum Atom Hidrogen Balmer

Berdasarkan hasil pengamatan tentang spektrum atom hidrogen, Balmer menemukan empat spektrum garis pada cahaya tampak yaitu pada 410,2 nm, 434,1 nm, 486,2 nm, dan 656,3 nm yang ternyata cocok menggunakan perhitungan dengan rumus sebagai berikut :

$\frac{1}{\lambda }=R\left ( \frac{1}{n_{A}^{2}}-\frac{1}{n_{A}^{2}} \right )$

di mana untuk n_A = 2 dan n_B = 3, 4, dan 5

dengan :

λ = panjang gelombang yang dipancarkan
R = Konstanta Rydberg = 1,097 × 10⁷ m^-1

Deret Spektrum Atom Hidrogen

Deret-deret spektrum garis yang memenuhi persamaan tersebut disebut deret Balmer yang terletak pada daerah cahaya tampak. Akan tetapi tidak hanya deret Balmer saja yang ditemukan dalam atom hidrogen, ada deret yang lainnya, yaitu deret Lyman (spektrum pada daerah sinar ultraviolet), Paschen (spektrum pada daerah sinar infra merah I), Brackett (spektrum pada daerah sinar infra merah II) dan Pfund (spektrum yang terletak pada daerah sinar infra merah III). Kelima deret tersebut dapat ditampilkan dengan rumus-rumus sederhana sebagai berikut :

Deret Lyman : untuk n_A = 1 dan n_B = 2, 3, 4, 5, 6 … ∞
Deret Balmer : untuk n_A = 2 dan n_B = 3, 4, 5, 6 … ∞
Deret Paschen : untuk n_A = 3 dan n_B = 4, 5, 6, 7 … ∞
Deret Braket : untuk n_A = 4 dan n_B = 5, 6, 7, 8, … ∞
Deret Pfund : untuk n_A = 5 dan n_B = 6, 7, 8 … ∞