physics learning

suhu dan kalor

RESUME SUHU DAN KALOR

Kompetensi dasar : Menganalisis pengaruh kalor terhadap suatu zat

A. Suhu dan Termometer

Suhu didefinisika sebagai ukuran derajat panas dinginnya suatu benda atau system. Benda yang panas memiliki suhu yang tinggi dan benda yang dingin memiliki suhu yang rendah. Pada saat kita memanaskan atau mendinginkan suatu benda sampai pada suhu tertentu, beberapa sifat fisik benda tersebut berubah. Sifat-sifat benda yang bisa berubah akibat adanya perubahan suhu disebut sifat termometrik. Berdasarkan sifat-sifat termometrik itulah kita dapat membuat alat yang digunakan untuk mengukur suhu suatu benda, yang disebut thermometer.

Ada berapa jenis termometer?

Termometer yang paling banyak digunakan untuk mengukur suhu dalam keseharian adalah termometer yang terbuat dari kaca dan diisi dengan zat cair. Selain termometer zat cair, jenis-jenis termometer lainnya adalah termometer bimetal, termometer hambatan, termokopel, termometer gas, pyrometer. Terdapat tiga macam skala thermometer yang biasa digunakan dalam pengukuran suhu, yaitu skala Celcius, skala Fahrenheit, skala Kelvin, dan skala Reamur.

a. Skala Celcius

Skala yang menggunakan titik lebur es murni dan titik didih air murni sebagai dua titik tetap. Titik lebur es murni ditetapkan sebagai suhu 0^o. Titik didih air murni pada tekanan standar ditetapkan sebagai suhu 100^o. Perubahan suhu 100^o bersesuaian dengan perubahan nilai termometrik sebesar X₁₀₀ – X₀.

b. Skala Kelvin

Skala Kelvin berbeda dengan sua skala yang lain, didasarkan pada suhu terendah yang mungkin, yaitu -273^oC. Oleh karena itu, skala nol pada skala Kelvin sama dengan -273^oC. Satu Kelvin (tanpa derajat) sama dengan satu derajat Celsius. Biasanya, skala Kelvin disebut sebagai skala suhu mutlak (absolute) atau suhu skala termodinamik. Satuan Kelvin inilah yang digunakan sebagai satuan SI untuk suhu.

c. Skala Fahrenheit

Pada skala Fahrenheit juga ditetapkan dua titik tetap, yaitu titik lebur es diberi angka 32 dan titik didih air diberi angka 212.

d. Skala Reamur

Pada skala Reamur, es melebur dan air mendidih juga dipilih sebagai dua titik tetap. Es yang melebur didefinisikan memiliki suhu 0^o sedangkan titik didih air murni pada tekanan standar ditetapkan memiliki suhu 80^o.

B. Pemuaian

Ketika sebuah benda dipanaskan, gerakan molekul-molekulnya semakin cepat, yang menyebabkan pergeserannya semakin besar. Secara keseluruhan, jarak antarmolekul menjadi bertambah sehingga terjadilah peristiwa yang disebut pemuaian. Suatu benda menerima sejumlah kalor, kemungkinan yang terjadi adalah: Suhu benda akan naik, benda mengalami pemuaian, benda mengalami perubahan wujud. Pada umumnya, apabila suatu benda dipanaskan maka benda itu akan memuai. Besarnya pemuaian benda tergantung pada : Ukuran benda semula, kenaikan suhu, Jenis benda

Pemuaian Zat Padat

a. Pemuaian Panjang

Jika suatu benda dipanaskan, benda tersebut akan memuai ke segala arah. Dengan kata lain, ukuran panjang, luas, dan volum benda bertambah maka dapat disimpulkan bahwa besar pertambahan panjang : L = L₀(1 + α∆t)

b. Muai luas

Jika benda yang berbentuk bidang (pelat atau lembaran) dipanaskan maka panjang maupun lebarnya bertambah. Pemuaian luas berbagai zat bergantung pada koefisien muai luas A = A₀ + (1 + β∆t)

c. Muai Volume

jika suatu benda berbentuk kubus dengan sisi L₀ dipanaskan sehingga suhunya berubah sebesar ∆t, maka kubus akan memuai pada ketiga sisinya V_t = V₀ (1 +

∆t)

Pemuaian Zat Cair

Berbeda dengan zat padat, pada zat cair kita hanya mengenal pemuaian volume. Jadi, pada umumnya volume zat cair bertambah ketika suhunya dinaikan . karena molekul zat cair lebih bebas dibandingkan molekul zat padat, maka pemuaian pada zat cair lebih besar dibandingkan pada zat padat. Sifat pemuaian zat cair inilah yang digunakan sebagai dasar pembuatan thermometer. Rumus-rumus pemuaian volume pada zat padat berlaku pada pemuaian zat cair.Khusus untuk air, pada kenaikan suhu dari 0^oC sampai 4^oC volumenya tidak bertambah melainkan menyusut. Pengecualian ini disebut dengan anomali air.

Pemuaian Gas

a. Hukum Gay Lussac

Jika pengukuran suhu gas dimulai dari 0^oC, gas mempunyai koefisien muai ruang

= 1 / 273 /^oC. Jika gas mula-mula berada pada suhu 0^oC, volumenya V₀, kemudian dipanaskan sampai suhu t^oC maka volumenya bertambah: Volume gas yang dipanaskan menjadi. Ternyata pada tekanan tetap, volume gas dibagi dengan suhu mutlaknya selalu tetap. Dirumuskan: V/T = k

b. Hukum Boyle

Pada batas-batas volume tertentu dan suhu rendah yang konstan berlaku bahwa hasil perkalian antara volume gas dan tekanannya selalu konstan. Dapat dirumuskan: P₁V₁= P₂V₂ atau pV = k

c. Hukum Boyle-Gay Lussac

Pada tekanan tetap P₂, suhu gas diubah dari T₁ menjadi T₂_,sehingga volume gas berubah menjadi V₂. Sesuai dengan hukum Gay Lussac diperoleh:

V’ = V₂T₁/T₂

Dari persamaan p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂ maka diperoleh pV/T = k

C. Kalor (Energi Panas)

Kalor dikenal sebagai bentuk energy yaitu energy panas dengan notasi Q. Satuan kalor adalah kalori (kal) atau kilo kalori (k kal) 1 kalori/kilo kalori adalah : jumlah kalor yang diterima/dilepaskan oleh 1 gram/1 kg air untuk menaikkan/menurunkan suhunya 1⁰ C. Kesetaraan antara satuan kalor dan satuan energi.

1 joule = 0,24 kal

1 kalori = 4,2 joule

Kesetaraan satuan kalor dan energi mekanik ini ditentukan oleh Percobaan Joule.

atau

Harga perbandingan di atas disebut Tara Kalor Mekanik. Jika kalor jenis suatu zat = c, maka untuk menaikkan/menurunkan suatu zat bermassa m, sebesar Dt ⁰C, kalor yang diperlukan/dilepaskan sebesar :

Q = m . c . Dt

Keterangan :

Q = dalam satuan k kal atau kal

m = dalam satuan kg atau g

c = dalam satuan k kal/kg ⁰C atau kal/g ⁰C

Dt = dalam satuan ⁰C

0 komentar |

tangki riak

Tangki Riak

A. Tujuan
1. mampu menggambar muka gelombang melingkar dan datar.
2. menggambarkan gelombang datang dengan gelombang pantul.
B. Alat dan Bahan
1. Set ripple tank (tangki riak)
2. Lampu
3. Kertas putih
C. Langkah kerja
1. Menyiapkan alat yang akan dugunakan tanpa penghalang.
a. Atur vibrator sehingga menyentuh air, kemudian nyalakan.
b. Nyalakan lampu penerangnya.
c. Amati muka gelombang yang ditangkap kertas
d. Ulangi langkah a sampai c untuk vibrator panjang.
2. Siapkan alat dengan memasang penghalang
a. Atur vibrator bulat sehingga menyentuh air, kemudian nyalakan.
b. Nyalakan lampu penerangnya.
c. Amati gelombang datang dan gelmbang pantul.
d. Ulangi langkah a sampai c untuk vibrator panjang.

Dasar teori

Gelombang permukaan air mudah kita amati dengan menggunakan tangki riak atau tangki gelombang. Dasar tangki riak terbuat bahan kaca. Tepi-tepi tangki dilapisi karet busa atau logam berlubang untuk menjaga pemantulan gelombang dari samping agar tidak menghamburkan pola-pola gelombang yang berbentuk layar. Sebuah motor yang diletakkan diatas batang penggetar akan menggetarkan batang penggetar. Pada batang penggetar ditempelkan pembangkit gelombang. Ada dua jenis pembangkit gelombang, yaitu pembangkit keping sebagai pembangkit gelombang lurus dan pembangkit bola sebagai pembangkit gelombang lingkaran atau lengkung. Frekuensi gelombang dapat diatur (diubah-ubah) dengan cara mengatur kecepatan motor. Pola-pola gelombang yang dihasilkan diproyeksikan pada layar yang diletakkan dibaha tangki. Puncak dan dasar gelombang akan tampak pada layar sebagai garis-garis terang dan gelap. (Marten Kanginan, 2004 : 34)

Setiap gelombang merambat dengan arah tertentu. Arah merambat suatu gelombang disebut sinar gelombang. Sinar gelombang selalu tegak lurus pada permukaan gelombang datar. Gelombang pada muka gelombang berbentuk garis lurus yang tegak lurus pada muka gelombang. Sifat gelombang pada muka gelombang lingkaran berbentuk garis lurus yang berarah radial keluar dari sumber gelombang.

0 komentar |

peluruhan alfa

PELURUHAN ALFA

Sub-pokok Bahasan Meliputi:

• Peluruhan Partikel Alfa

• Karakteristik Partikel Alfa

5.1 PELURUHAN ALFA

TUJUAN INTRUKSIONAL KHUSUS:

Setelah mempelajari Sub-pokok Bahasan Peluruhan Alfa, mahasiswa diharapkan dapat:

• Menjelaskan konsep peluruhan alfa

• Menjelaskan dan menghitung energi pada peluruhan alfa

• Menjelaskan teori mekanika kuantum pada peluruhan alfa

5.1.1 Peluruhan Alfa

Peluruhan alfa adalah emisi partikel alfa (inti helium) yang dapat dituliskan sebagai He atau 42α. Ketika sebuah inti tak stabil mengeluarkan sebuah partikel alfa, nomor atom berkurang dua dan nomor massa berkurang empat. Peluruhan alfa dapat ditulis: 42

α4242+→−−YXAZAZ

Sebagai contoh meluruh dan mengeluarkan sebuah partikel alfa U234

α+→ThU2309023492

5.1.2 Energi Peluruhan Alfa

Dalam peluruhan dibebaskan energi, karena inti hasil peluruhan terikat lebih erat dari pada inti semula. Energi yang dibebaskan muncul sebagai energi kinetik partikel alfa dan energi kinetik inti anak (inti hasil) , yang dapat dihitung dengan persamaan: αKYK

(5.1) 2)(cmmmQYXα−−=

Karena energi yang dilepas muncul sebagai energi kinetik, maka:

(5.2) αKKQY+=

Dengan asumsi kita memilih kerangka acauan laboratorium (dijelaskan pada reaksi inti). Selanjutnya, kita dapat menghitung energi kinetik alfa dengan persamaan:

QAAK4−≅α (5.3)

5.1.3 Teori Peluruhan Alfa

Peluruhan alfa merupakan salah satu peristiwa efek trobosan (tunneling effect), seperti dibahas dalam mekanika kuantum.

Diasumsikan dua netron dan dua proton yang berada dalam inti membentuk partikel alfa. Dua proton dan dua netron ini bergerak terus di dalam inti, yang kadang-kadang bergabung dan terkadang berpisah. Di dalam inti partikel alfa terikat oleh gaya inti yang sangat kuat. Tetapi jika partikel alfa inti bergerak lebih jauh dari jari-jari inti ia akan segera merasakan tolakan gaya Coulomb.

Energi x R EαPartikel α

Gambar 5.1 Potensial Inti dan Proses Efek Trobosan Oleh Partikel Alfa

Tinggi potensial halang dalam inti berat sekitar 30 MeV sampai 40 MeV, sementara partikel alfa hanya memiliki energi sekitar 4 sampai 8 MeV. Jadi, secara klasik partikel alfa tidak akan mengkin menerobos potensial Coulomb yang begitu besar.

Namun, dalam mekanika kuantum, penerobosan seperti itu diijinkan. Terdapat peluang partikel alfa untuk menerobos “dinding yang begitu tebal dan kuat”

Probabilitas persatuan waktu λ.bagi partikel alfa untuk muncul adalah probabilitas menerobos potensial halang dikalikan banyaknya partikel alfa menumbuk penghalang per detik dalam usahanya untuk keluar. Jika partkel alfa bergerak dengan laju ν di dalam sebuah inti berjari-jari R, maka selang waktu yang dibutuhkan untuk menumbuk penghalang bolak-balik dalam inti sebesar ν/2R. Inti berat nilai R sekitar 6 fm, maka partikel alfa menumbuk dinding inti berat sebesar 1022 kali per detik.

Taksiran kasar probabiltas peluruhan alfa, berdasarkan mekanika kuantum adalah

)(2RRkeRv−′−=λ (5.4)

Dengan 2/))(/2(2αKVmkB−=􀀽, VB merupakan tinggi maksimum penghalang atau merupakan energi Coulomb partikel alfa pada permukaan inti atom, yang besarnya , dan . Jika persamaan diatas dihitung, maka akan didapatkan nilai antara 10ReZVB024/)2(2πε−=απεKezR024/)2(2−=′5 /s hingga 10-21/s, lumayan sama dengan hasil eksperimen.

Berdasarkan data eksperimen, usia paro peluruhan alfa ada ketergantungan dengan energi artikel alfa. Semakin besar energi partikel alfa, waktu paro nya semakin cepat dan sebaliknya. Dikusikanlah masalah ini!

Tabel 5.1 Hubungan Energi Kinatik Alfa Dengan Waktu Paro

Isotop αK (MeV) 2/1t λ (1/s)

4,01

1,4 x 1010 thn

1,6 x 10-18

U238

4,19

4,5 x 109 thn

4,9 x 10-18

Th230

4,69

8,0 x 104 thn

2,8 x 10-13

Pu238

5,50

88 thn

2,5 x 10-10

U230

5,89

20,8 hari

3,9 x 10-7

Rn220

6,29

56 s

1,2 x 10-2

Ac222

7,01

5 s

0,14

Rn216

8,05

45 sμ

1,5 x 104

Po212

8,78

0,3 sμ

2,3 x 106

5.2 KARAKTERISTIK PARTIKEL ALFA

TUJUAN INTRUKSIONAL KHUSUS:

Setelah mempelajari Sub-pokok Bahasan Karakteristik Partikel Alfa, mahasiswa diharapkan dapat:

• Menjelaskan dan menghitung daya jangkau partikel alfa di udara dan di bahan

• Menjelaskan dan menghitung daya ionisasi partikel alfa

5.2.1 Daya Jangkau Partikel Alfa

Berdasarkan hasil eksperimen diketahui bahwa kecepatan gerak partikel alfa berkisar antara 0,054 c hingga 0,07 c. Karena massa partikel alfa cukup besar, yaitu 4 u, maka 41

jangkauan partikel alfa sangat pendek.partikel alfa dengan energi paling tinggi, jangkauannya di udara hanya beberapa cm. Sedangkan dalam bahan hanya beberapa mikron.

Partikel alfa yang dipancarkan oleh sumber radioaktif memiliki energi tunggal (mono-energetic). Bertambah tebalnya bahan hanya akan mengurangi energi partikel alfa yang melintas, tetapi tidak megurangi jumlah partikel alfa itu sendiri.

Pengujian jejak partikel alfa dengan kamar kabut Wilson, menunjukkan bahwa sebagian besar partikel alfa memiliki jangkauan yang sama di dalam gas dan bergerak dengan jejak lurus.

Jangkauan partikel alfa biasanya diukur di udara pada suhu 0 C dan tekanan 70 mmHg dan dapat didekati dengan persamaan sebagai berikut.

MeVEMeVExcmdMeVEMeVExcmd8462,2)(24,1)(4)(56,0)(<<−=<= (5.5)

Sedangkan jangkauannya dalam medium (dm) selain udara didefinisikan dengan pendekatan persamaan Bragg-Kleeman sebagai berikut: dAxdmmmρ4102,3−= (5.6)

dengan ......22112211++++=AnAnAnAnAm

mρadalah massa jenis medium (gr/cm3)

Ni fraksi atom dari unsur i

Ai berat atom unsur i

Contoh

Berapak jangkauan partikel alfa dengan energi 4,195 MeV di dalam molekul UO2 dengan masaa jenis 10,9 gr/cm3. Diketahui massa atom U dan O masing-masing 238 dan 16

Jawab

Molekul UO2 terdiri atas 3 atom (1 U dan 2 O), sehingga fraksi atom untuk U, n =1/3 dan untuk O, n = 2/3 52,1116)3/2(238)3/1()16)(3/2()238)(3/1(2=++=UOA

Jangkauan partikel alfa di udara d = 1,24 x 4,195 – 2,62 = 2,58 cm 42

Maka jangkau partikel alfa di dalam molekul UO2 cmxxdUO441073,89,10)52,11(102,32−−==

5.2.2 Daya Ionisasi

Mekanisme utama hilangnya energi partikel alfa adalah melalui ionisasi dan eksitasi. Dalam udara partikel alfa rata-rata kehilangan energi sebesar 3,5 eV untuk menghasilkan pasangan ion (p, e). Sementara eksitasi terjadi ketika energi yang ditransfer ke elektron atom medium, tidak cukup untuk melepaskan elektron dari pengaruh ikatan inti.

Partikel alfa bergerak cukup pelan karena massanya yang relatif besar. Karena muatannya juga besar (2e), maka ionisasi spesifik sangat tinggi. Ionisasi sepisifik adalah banyaknya pasangan ion yang terbentuk per satuan panjang lintasan. Pasangan ion yang terbentuk dalam orde puluhan ribu paangan ion per centimeter lintasan di udara.

Ionisasi spesifik (Is) dirumuskan: )/(.)(cmionpasangandWKcmjangkaunionPasanganIsαα==Σ (5.7)

αK adalah energi partikel alfa (eV) dan W adalah energi yang diperlukan untuk membentuk 1 pasang ion di udara, 35 eV/pasang

Energi partikel alfa (MeV) Pasangan ion per mm-udara 2610 4.000 8.000

Gambar 5.2 Kurva Bragg untuk Ionisasi Spesifik Partikel Alfa di Udara

Contoh

Berapa jumlah pasangan ion per cm di udara yang dihasilkan oleh partikel alfa dengan energi 4,5 MeV

Jawab

Jangkaun alfa di udara d = 1,24 x 4,5 – 2,62 = 2,96 cm

Jumlah pasngan ion per cm cmionpasangcmxeVeVxIs/436.4396,235105,46==

Soal-soal:

1. Hitunglah energi yang dilepas pada peluruhan alfa dari . Diketahui massa dan massa adalah 234,040947u dan 230,033131u U234U234Th230

2. Hitunglah energi kinetik partikel alfa yang dipancarkan dari Diketahui massa dan adalah 222,025406u dan 222,017574u. .226Ra.226RaRn222

3. memancarkan partikel alfa dengan energi 3,16 MeV. Tentukan jangkaun partikel alfa tersebut di dalam air (HPt190782O) jika diketahui ρair 1 gr/cm3, massa atom H = 1 dan O = 16.

4. memancarkan partikel alfa dengan energi 5,15 MeV. Tentukan ionisasi spesifik partikel alfa di dalam gas Xenon, jika untuk pembentukan 1 pasang ion gas Xenon diperlukan energi 22 eV. Pu23994

5. Buktikan bahwa energi kinetik alfa adalah: QAAK4−≅α

0 komentar |

makalah fisika

Papers PHYSICS ATOM

THEORY OF ATOM Bohr

Lecturer Pengampu: Muhammad taufik

Prepared by:

Nama : Ayu Irma Kusuma Wardani

Npm : 09330094

Kelas :5C

PHYSICS DEPARTMENT

FACULTY OF MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCES

UNIVERSITY IKIP PGRI

SEMARANG

2007

THEORY OF ATOM Bohr

I. INTRODUCTION

Atom is the smallest unit of an element that has certain basic properties. Each atom consists of a small nucleus composed of protons and neutrons and the number of electrons over long distances.

In 1913 Neils Bohr first proposed the quantum theory to atomic hydrogen. This model is a transition between the models of classical mechanics and wave mechanics. Due to the principle of classical physics does not correspond to the observed stability of the hydrogen atom.

Bohr's atomic model Rutherford's atomic model to remedy deficiencies. To cover the weakness of the Rutherford atomic model, Bohr issued four postulates. Bohr's idea that electrons should orbit around the nucleus.

However, the atomic theory proposed by Neils Bohr also has many drawbacks. Bohr's model is useful for atom-atom containing one electron, but not for many electron atoms.

II. ISI

History

At the beginning of the 20th century , experiments by Ernest Rutherford has been able to show that the atom consists of a form of a diffuse cloud of electrons surrounding the nucleus are negatively charged small, dense, and positively charged. Based on these experimental data, it is natural that physicists then imagine a model of planetary systems are applied to the atom, Rutherford model 1911, with electrons orbiting the nucleus like planets orbit the sun. However, the atomic model planetary systems to meet some difficulties. For example, the laws of classical mechanics (Newtonian) predicts that the electron will release electromagnetic radiationwhile orbiting the nucleus. Since the release of the electron loses energy, it will eventually fall in spirals toward the core. When this occurs, the frequency of electromagnetic radiation emitted will change. However, experiments in the late 19th century shows that the electric spark jumps which is passed in a gas of low pressure inside a vacuum tube will make the gas atoms emit light (which means electromagnetic radiation) in the fixed frequencies are discrete.

In 1913, Niels Bohr, Swedish physicist, Einstein followed to apply quantum theory to explain the results of her study of the hydrogen atom spectrum. Bohr put forward a new theory about the structure and properties of atoms. Bohr's atomic theory is in principle combine the Planck quantum theory and atomic theory of Ernest Rutherford proposed in 1911. Bohr argued that if the electrons in orbit atom absorbs a quantum of energy, electrons will jump out to a higher orbit. Conversely, if the electrons that emit a quantum of energy, the electrons will fall into orbits closer to the atomic nucleus.

o The key idea Bohr atom model

Two key ideas are:

1. The electrons move within the orbits and has a momentum that is quantized, and thus energy is quantized. This means that not every orbit, but only a few specific orbits which were probably located at a specific distance from the core.

2. The electrons do not lose energy gradually as they move in the orbit, but will remain stable in an orbit that does not decay.

o Basic postulates Bohr Atomic Model

There are four postulates are used to cover the weaknesses of Rutherford's atomic model, among others:

1. The hydrogen atom consists of an electron moving in a circular cross- EDAR surrounds the atomic nucleus; motion of electrons is influenced by the coulomb force in accordance with the rules of classical mechanics.

2. EDAR traffic electrons in solid hydrogen is priced angular momentum L which are multiples of Planck's constant divided by 2π.

$\mathbf{L} = n \cdot \hbar = n \cdot {h \over 2\pi}$

where n = 1,2,3, ... and called the principal quantum number , and h is Planck's constant .

3. In the cross-shelf-stable electrons surrounding the atomic nucleus does not radiate electromagnetic energy, in this case the total energy E is not changed.

4. If an atom makes the transition from high energy state E _N to a lower energy state E _i, a photon with energy hυ = E _{U-E i} emitted. If a photon is absorbed, the atom will transition to a low energy state to a higher energy state.

o Bohr Atom Model

"Bohr states that electrons occupy only certain orbits around the nucleus of atoms, each of which related to a number of energy multiples of a fundamental quantum value. (John Gribbin, 2002) "

Bohr model of the hydrogen atom describes electrons , negatively charged electrons orbiting the atomic shell in a certain trajectory around the atomic nuclei are positively charged. When the electrons jump from one orbit to another orbit is always accompanied by emission or absorption of a number of electromagnetic energy hf.

According to Bohr:

"There are rules of quantum physics which allows only a certain number of electrons in each orbit. There's only room for two electrons in the orbit closest to the core. (John Gribbin, 2005) "

Model Bohr dari atom hidrogen menggambarkan elektron-elektron bermuatan negatif mengorbit pada kulit atom dalam lintasan tertentu mengelilingi inti atom yang bermuatan positif. Ketika elektron meloncat dari satu orbit ke orbit lainnya selalu disertai dengan pemancaran atau penyerapan sejumlah energi elektromagnetik hf.

Figure 1. Bohr Atom Model

This model is the development of the plum pudding model (1904), Saturnian model (1904), and the Rutherford model (1911). Since the Bohr model is the development of the Rutherford model, many sources combine the two names in their mention the Rutherford-Bohr model.

The key to success of this model is in explaining the Rydberg formula for the line- emission line spectral atomic hydrogen , although the Rydberg formula has been known experimentally, but never get the theoretical foundation before the Bohr model was introduced. Not only because of the Bohr model to explain the reasons for the structure of the Rydberg formula, he also gives the results of empirical justification in terms of the tribes of the fundamental physical constants.

Bohr model is a primitive model of the hydrogen atom. As a theory, Bohr's model can be considered as a first-order approach of the hydrogen atom using quantum mechanics is more general and accurate, and thus can be regarded as a model that has been deprecated. However, because of its simplicity, and the exact results for a particular system, the Bohr model are still taught as an introduction to quantum mechanics.

Figure 2. Bohr model for hydrogen atom

· Which allowed for the electron trajectories are numbered n = 1, n = 2, n = 3 and so on. Numbers are called quantum numbers, the letters K, L, M, N are also used to name the track

· The radius of the orbit is expressed by 1 ^{2, 2} 2, 3 ^2, 4 ^2, ... n ^2. For a particular orbit with a minimum radius a ₀ = 0.53 Å.

If the electrons are attracted to the nucleus and is owned by the orbit of n, the energy emitted and the electron energy becomes lower by

Figure 3. Atomic energy levels of Hydrogen

· Energy levels of electrons in hydrogen atoms

Bohr model is only accurate for one electron systems such as atomic hydrogen or helium are ionized once. Decrease in the formulation of the energy levels of hydrogen atom using the Bohr model.

Decrease in the formula is based on three simple assumptions:

1) The energy of an electron in orbit is the sum of kinetic energy and potential energy:

E $=E_{kinetik} + E_{potensial} \quad \quad \quad \quad \quad \quad (1) \,$

$= \begin{matrix} \frac{1}{2} \end{matrix}m_e v^2 - \frac{k q_e^2}{r}$

	$= E_ {kinetic} + E_ {potential} \ quad \ quad \ quad \ quad \ quad \ quad (1) \,$

with k = 1 / (4πε _0), and q _e is the electron charge.

2) Angular momentum electrons can only have certain discrete prices:

$L = m_e v r = n \frac{h}{2 \pi} = n \hbar \quad \quad \quad \quad \quad (2) \,$

with n = 1,2,3, ... and called the principal quantum number , h is Planck's constant , and $\ Hbar = h / (2 \ pi)$ $\hbar=h/(2\pi)$

3) Electrons are in orbit governed by the coulomb force . This means the coulomb force equal to the centripetal force :

$\frac{kq_e^2}{r^2} = \frac{m_e v^2}{r} \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad (3) \,$

By multiplying the two sides of equation (3) with r obtained:

$\frac{kq_e^2}{r} = m_e v^2. \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad (4) \,$

Interest on the left side of the potential energy states, so the energy equation to be:

$E = \begin{matrix} \frac{1}{2} \end{matrix}m_e v^2 - \frac{k q_e^2}{r} = -\begin{matrix} \frac{1}{2} \end{matrix} m_e v^2 \quad \quad \quad \quad (5) \,$

By solving the equation (2) for r, the radius of the price obtained is allowed:

$r = \frac{n \hbar}{m_e v}. \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad (6) \,$

By inserting equation (6) into equation (4), is obtained:

$k q_e^2 \frac{m_e v}{n\hbar} = m_e v^2 \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad (7) \,$

By dividing both sides of equation (7) with m _e v obtained

$\frac{k q_e^2}{n \hbar} = v \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad (8) \,$

By entering the price of v in the energy equation (equation (5)), and then substituting for k and prices $\ Hbar$ , Then the energy at different orbital levels of the hydrogen atom can be determined as follows:

$E _n \,$ $= \frac{-1}{2} m_e \left( \frac{k q_e^2}{n \hbar} \right)^2 \,$

$= \frac{-1}{2} m_e \left(\frac{1}{4 \pi \epsilon_0} q_e^2 \frac{2 \pi}{n h} \right)^2 \,$

	$= \frac{-m_e q_e^4}{8 h^2 \epsilon_{0}^2} \frac{1}{n^2} \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad \quad (9) \,$

	$= \ Frac {-m_e q_e 8 ^ 4} {h ^ 2 \ epsilon_ {0} ^ 2} \ frac {1} {n ^ 2} \ quad \ quad \ quad \ quad \ quad \ quad \ quad \ quad \ quad \ quad (9) \,$

By entering the price of all constants, obtained,

$E_n = (-13.6 \ \mathrm{eV}) \frac {1}{n^2} \,$

Thus, the lowest energy levels for atomic hydrogen (n = 1) is -13.6 eV . The next energy level (n = 2) is -3.4 eV. The third energy level (n = 3) is -1.51 eV, and so on. The prices of this energy is negative, stating that the electrons are in a bound state with the proton. Energy prices are positively associated with atoms that are in a state of ter ionization when electrons are no longer bound, but in a dispersed state.

With quantum theory, Bohr also discovered a mathematical formula that can be used to calculate the wavelength of all lines that appear in the spectrum of the hydrogen atom. The value calculated was very suited to that obtained from direct experiments. However for the more complex elements of hydrogen, Bohr's theory is just not suitable to predict the wavelengths of spectral lines. Nonetheless, this theory is recognized as a step forward in explaining the phenomena of physics that occur in the atomic level. Planck's quantum theory of truth is recognized as it can be used to describe various physical phenomena which at that time can not be explained by classical theory.

· Advantages and Disadvantages of Bohr's theory

o The success of Bohr's theory lies in its ability to meeramalkan lines in the spectrum of hydrogen atom

o One of the discoveries is a collection of fine lines, especially if the atoms are placed on the magnetic field dieksitasikan

Weakness

o Fine line structure is explained by modification of the Bohr theory but this theory has never succeeded in describing the spectrum in addition to atoms of hydrogen

o Have not been able to explain the presence of fine structure (fine structure) in the spectrum, ie 2 or more lines are very close together

o Have not been able to explain complex atomic spectra

o Itensitas relative importance of each spectral line emission.

o Zeeman effect, namely the splitting of spectral lines when an atom is in a magnetic field.

III. CONCLUSION

o Bohr's atomic theory states that electrons should orbit around the nucleus like planets orbit the Sun.

o Bohr's model was welcomed as an important step forward because by giving the distance to the electron orbit, can explain the spectrum of light from an atom.

o Electrons can move from one orbit to another orbit by means of quantum leaps, and jumps always involve emission or absorption of quantum intact with the amount of energy equivalent to hf or multiples thereof, but never a value in between.

o Bohr was still wearing newton law in addition to several other postulates, Bohr theory of value is not the predictions that can be produced but in understanding and new laws were dictated.

IV. REFERENCES

Beiser, Arthur. 1999. Concepts of Modern Physics. New York: Erlangga

Gribbin, John. 2003. Quantum Physics. New York: Erlangga

------. 2005. Science Workshop: Modern Physics. New York: Erlangga

Krane, Kenneth. 1988. Modern Physics. Jakarta: UI Press

0 komentar |

physics learning

suhu dan kalor

tangki riak

peluruhan alfa

makalah fisika

Blog Archive