BERAPA SPEKTRUM EMISI? (DENGAN CONTOH) - FISIK - 2025

The spektrum emisi adalah spektrum panjang gelombang cahaya yang dipancarkan oleh atom dan molekul ketika membuat transisi antara dua negara energi. Cahaya putih atau cahaya tampak yang mengenai prisma terurai menjadi warna berbeda dengan panjang gelombang tertentu untuk setiap warna. Pola warna yang didapat adalah spektrum radiasi cahaya tampak yang disebut spektrum emisi.

Atom, molekul, dan zat juga memiliki spektrum emisi karena emisi cahaya saat mereka menyerap jumlah energi yang tepat dari luar untuk transit antara dua keadaan energi. Dengan melewatkan cahaya ini melalui sebuah prisma, ia terurai menjadi garis berwarna spektral dengan panjang gelombang berbeda yang spesifik untuk setiap elemen.

Pentingnya spektrum emisi adalah memungkinkan penentuan komposisi zat dan objek astronomi yang tidak diketahui melalui analisis garis spektralnya menggunakan teknik spektroskopi emisi.

Selanjutnya dijelaskan apa saja spektrum emisi dan bagaimana interpretasinya, beberapa contoh disebutkan dan perbedaan yang ada antara spektrum emisi dan spektrum serapan.

Apa itu spektrum emisi?

Atom suatu unsur atau zat memiliki elektron dan proton yang diikat bersama oleh gaya tarikan elektromagnetik. Menurut model Bohr, elektron diatur sedemikian rupa sehingga energi atomnya serendah mungkin. Tingkat energi energi ini disebut keadaan dasar atom.

Ketika atom memperoleh energi dari luar, elektron bergerak menuju tingkat energi yang lebih tinggi dan atom mengubah keadaan dasarnya menjadi keadaan tereksitasi.

Dalam keadaan tereksitasi, waktu tinggal elektron sangat kecil (≈ 10-8 s) (1), atom tidak stabil dan kembali ke keadaan dasar, jika perlu melewati tingkat energi antara.

Gambar 1. a) Emisi foton akibat transisi atom antara tingkat energi eksitasi dan tingkat energi fundamental. b) emisi foton akibat transisi atom antara tingkat energi antara.

Dalam proses transisi dari keadaan tereksitasi ke keadaan dasar, atom memancarkan foton cahaya dengan energi yang sama dengan perbedaan energi antara kedua keadaan, berbanding lurus dengan frekuensi terlihat berbanding terbalik dengan panjang gelombangnya λ.

Foton yang dipancarkan ditampilkan sebagai garis terang, yang disebut garis spektral (2), dan distribusi energi spektral dari kumpulan foton yang dipancarkan pada transisi atom adalah spektrum emisi.

Interpretasi spektrum emisi

Beberapa transisi atom disebabkan oleh kenaikan suhu atau adanya sumber energi eksternal lainnya seperti berkas cahaya, aliran elektron, atau reaksi kimia.

Jika suatu gas seperti hidrogen ditempatkan pada suatu chamber yang bertekanan rendah dan arus listrik dilewatkan melalui chamber tersebut, maka gas tersebut akan mengeluarkan cahaya dengan warna tersendiri yang membedakannya dengan gas lainnya.

Dengan melewatkan cahaya yang dipancarkan melalui prisma, alih-alih mendapatkan cahaya pelangi, satuan diskrit diperoleh dalam bentuk garis berwarna dengan panjang gelombang tertentu, yang membawa sejumlah energi berlainan.

Garis spektrum emisi unik di setiap elemen dan penggunaannya dari teknik spektroskopi memungkinkan untuk menentukan komposisi unsur dari zat yang tidak diketahui serta komposisi objek astronomi, dengan menganalisis panjang gelombang foton yang dipancarkan. selama transisi atom.

Perbedaan antara spektrum emisi dan spektrum penyerapan.

Dalam proses penyerapan dan emisi, atom memiliki transisi antara dua keadaan energi tetapi dalam penyerapan itulah ia memperoleh energi dari luar dan mencapai keadaan eksitasi.

Garis spektrum emisi berlawanan dengan spektrum cahaya putih kontinu. Yang pertama, distribusi spektral diamati dalam bentuk garis-garis cerah dan yang kedua, pita warna yang terus menerus diamati.

Jika seberkas cahaya putih mengenai gas seperti hidrogen, yang berada di dalam ruang bertekanan rendah, hanya sebagian cahaya yang akan diserap oleh gas dan sisanya akan disalurkan.

Ketika cahaya yang ditransmisikan melewati prisma, ia terurai menjadi garis-garis spektral, masing-masing dengan panjang gelombang yang berbeda, membentuk spektrum absorpsi gas.

Spektrum penyerapan sangat berlawanan dengan spektrum emisi dan juga spesifik untuk setiap elemen. Ketika membandingkan kedua spektrum dari elemen yang sama, terlihat bahwa garis spektrum emisi adalah garis yang hilang dalam spektrum absorpsi (Gambar 2).

Gambar 2. a) Spektrum emisi dan b) Spektrum serapan (Penulis: Stkl. Sumber: https://commons.wikimedia.org/wiki/Main_Page)

Contoh spektrum emisi unsur kimia

a) Garis spektral atom hidrogen, di wilayah spektrum yang terlihat, adalah garis merah 656,3 nm, biru muda 486,1 nm, biru tua 434 nm dan ungu sangat samar 410 nm. Panjang gelombang ini diperoleh dari persamaan Balmer - Rydberg dalam versi modernnya (3).

adalah bilangan gelombang dari garis spektral

adalah konstanta Rydberg (109666,56 cm-1)

adalah tingkat energi tertinggi

adalah tingkat energi tertinggi

Gambar 3. Spektrum emisi hidrogen (Penulis: Adrignola. Sumber: commons.wikimedia.org

b) Spektrum emisi helium memiliki dua rangkaian garis utama, satu di daerah tampak dan satu lagi di dekat ultraviolet. Peterson (4) menggunakan model Bohr untuk menghitung serangkaian garis emisi helium di bagian spektrum yang terlihat, sebagai hasil dari beberapa transisi simultan dua elektron ke keadaan n = 5, dan memperoleh nilai panjang gelombang konsisten dengan hasil percobaan. Panjang gelombang yang diperoleh adalah 468.8nm, 450.1nm, 426.3nm, 418.4nm, 412.2nm, 371.9nm.

c) Spektrum emisi natrium memiliki dua garis yang sangat terang yaitu 589nm dan 589.6nm yang disebut garis D (5). Garis lainnya jauh lebih lemah dari ini dan, untuk tujuan praktis, semua cahaya natrium dianggap berasal dari garis D.

Referensi

1. Pengukuran umur keadaan tereksitasi dari atom hidrogen. VA Ankudinov, SV Bobashev, dan EP Andreev. 1, 1965, Soviet Physics JETP, Vol. 21, hal. 26-32.
2. Demtröder, W. Spektroskopi Laser 1. Kaiserslautern: Springer, 2014.
3. DKRai, SN Thakur dan. Atom, laser dan spektroskopi. New Delhi: Belajar Phi, 2010.
4. Bohr Revisited: Model garis andespektral helium. Peterson, C. 5, 2016, Journal of young investigators, Vol. 30, hlm. 32-35.
5. Jurnal Pendidikan Kimia. JR Appling, FJ Yonke, RA Edgington, dan S. Jacobs. 3, 1993, Jil. 70, hal. 250-251.