Eksperimen 4_Electron Spin Resonance


Sebagaimana model atom Bohr bahwa elektron mengorbit inti pada lintasan tertentu, dan dapat bertransisi bila dalam keadaan tereksitasi. Ini yang ditunjukkan dalam apa yang dikenal sebagai deret Lyman, Balmer dll., untuk atom berelektron tunggal (i.e. hidrogen). Garis-garis spektral yang dihasilkan tersebut sebagai akibat dari lompatan (jumping) elektron dari keadaan initial (eksitasi) ke keadaan akhir. Namun bila atom dari suatu materi (i.e. DPPH) berada dalam suatu medan magnet, maka menurut Zeeman, garis-garis spektrum tersebut akan pecah, dan ini dikenal sebagai efek Zeeman, baik normal maupun anomalous.

Phenomena atom di atas mengindikasikan bahwa elektron di samping mengorbit inti, juga melakukan putaran (pusing) terhadap dirinya sendiri yang lasim disebut spin. Ini dibuktikan melalui berbagai analisis eksperimen terhadap garis-garis halus (fine-structure) dengan mengijinkan atom dari berbagai materi melalui medan magnet eksternal baik yang homogen maupun tidak homogen. Walaupun sesungguhnya dari teori klasik elektromagnetik, bahwa ketika elektron mengelilingi inti masif pada orbit stasioner akan menghasilkan medan magnit internal.

Umumnya sebuah elektron mengelilingi inti suatu atom akan menimbulkan efek magnetik, sebagaimana yang timbul dalam suatu rangkaian loop yang dialiri arus listrik (i). Momen magnet dalam loop ini adalah u = i A; (A = luasan yang dibatasi oleh loop). Arus i dapat pula didefinisikan sebagai –e/T; (T = periode putar); sedangkan momentum sudut elektron, L = mvr, dan v = 2 r/T, dan A =  r^2, maka diperoleh:
u=eL/2m (1)
e/2m = g disebut ratio giromagnetik. eħ/2m = u disebut magneton Bohr.

Frekuensi putaran elektron (atom) dalam medan magnet eksternal (B) yang juga dikenal sebagai presisi Larmor, dapat dinyatakan sebagai:
f =(g/2)B (2)

Tujuan
• Mendemonstrasikan resonansi spin elektron (ESR).
• Mempelajari hubungan antara frekuensi resonansi dan kuat medan magnet resonansi.
• Menentukan ratio giromagnetik.
• Mempelajari hubungan antara signal amplitudo dan frekuensi resonansi.

Alat – Alat dan Bahan
ESR Basic Unit, ESR Adapter dan ESR Control Unit, Sepasang kumparan Helmhotz, Multimeter, Two-Channel Oscilloscope, BNC Cable 4-mm, Sadle bases, probe terdiri dari: DiPhenyl Picryl Hydrazyl (DPPH).

Prosedure
1. Berbagai peralatan yang menggunakan energi listrik AC sebagai source, haruslah dicek secara saksama sebelum melakukan kontak, dan sebaiknya terlebih dahulu dikonsultasikan dengan dosen pembimbing lab.
2. Dengan mengatur tombol frekuensi dan amplitudo sedemikian rupa sehingga tampak pola resonansi seperti pada Gambar yang teramati pada layar CRO.
3. Secara serentak catatlah frekuensi dan kuat medan magnit (teslameter), dan plot grafik f vs. B. Kemudian tentukanlah nilai ratio giromagnetik (g) dari slope grafik anda. Konfirmasikan nilai g anda dengan referensi.
4. Catatlah pula signal amplitudo dan frekuensi resonansi, dan plot grafik hubungan antara kedua besaran ini. Berilah komentar anda pada grafik tersebut.

Tugas-Tugas
1. Buktikan persamaan 1 dan persamaan 2. Gunakan rujukan seperti A. Beiser (1981), Konsep Fisika Modern, (terjemahan The Houw Liong), Jakarta: Penerbit Erlangga; R. Eisberg and R. Resnick (1985), Quantum Physics of Atoms, Molecules, Solids, Nuclei, and Particles, 2nd. Ed., New York: John Wiley and Sons; K. Krane, (1992), Fisika Modern, (terjemahan: H. J. Wosparikrik, and S. Niksolihin), Jakarta: Penerbit Universitas Indonesia; R. A. Serway, C. J. Moses, and C. A. Moyer (1989), Modern Physics, New York: Saunders College Publishing.
2. Turunkan persamaan Rydberg yang mengkonfirmasikan hasil teoritis dari model atom Bohr tentang radiasi foton pada atom hidrogen.
3. Secara teori, tentukanlah kuat medan magnet induksi pada kumparan Helmhotz.
4. Jelaskan efek Zeeman, baik normal maupun anomalous.
5. Dari grafik f vs B tentukanlah nilai g, dan konfirmasikan dengan referensi.
6. Berikanlah komentar tentang hubungan antara signal amplitudo dan frekuensi resonansi.

Tentang alifis

penyuka ilmu, baik yang remah2 atau terkuantisasi. penikmat hidup dalam aliran harmoni dan ketenangan.... penikmat tantangan dalam dinamisasi dan idealisasi....
Pos ini dipublikasikan di Fisika Eksperimental dan tag , , , , . Tandai permalink.

Satu Balasan ke Eksperimen 4_Electron Spin Resonance

  1. M. Ridwan berkata:

    Apakah medan magnet B yang dihasilkan oleh kumparan Helmholz cukup besar sehingga resonansi terlihat ???
    Thn 70 an LFN/LIPI mengggunakan ElectroMagnet 3-4 KGAUSS dan mendapatkan resonansi sekitar 9 Ghz (X-band)
    Kumparan Helmholz di gunakan untuk memodulir medan B yang dilarik – sinyal yang didapat dideteksi dengan detktor peka phasa sehingga dan di plot di x-y plotter , x adalah besar arus yang masuk ke elekromagnet dan y sinyal yang terdeteksi oleh detektor peka phasa. Hasilnya ada kurva turunan resonansi – perpotongan dengansumbu x adalah titik puncak kurva resonansi – untuk mengukur besar medan H digunakan NMR- Gauss meter yang mempunyau resolusi yang tinggi dibanding dengan Hall effect Gaussmeter – saya tidak tahu apakah peralatan yang sekarang Teslameter bisa mengukur dengan ketelitian yang tinggi. Lebar resonansi DPPH padat sekitar 1 Gauss.

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s