Transcript Presentasi Materi 6.ppt

SPEKTROSKOPI BINTANG I:
• Teori
Dasar Spektroskopi
• Pembentukan Spektrum Bintang
• Klasifikasi Spektrum Bintang
Kompetensi Dasar:
Memahami spektroskopi bintang
Judhistira Aria Utama, M.Si.
Lab. Bumi & Antariksa
Jur. Pendidikan Fisika FPMIPA UPI
Teori Dasar Spektroskopi
Apabila seberkas cahaya putih dilalukan ke dalam prisma,
maka cahaya tersebut akan terurai dalam beberapa warna
(panjang gelombang)
Spektrum
R
6 000 Å
O
Y 5 000 Å
G
Prisma
V
B 4 000 Å
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
Selain dengan prisma, spektrum cahaya juga dapat diuraikan
Digunakan dalam spektrograf
oleh kisi
Spektrum
4 000 Å
B
G
5 000 Å Y
O
6 000 Å R
V
Cahaya datang
Kisi
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
Johann J. Balmer
(1825 – 1898)
Apabila seberkas gas hidrogen dipijarkan akan
memancarkan sekumpulan garis terang atau
garis emisi dengan jarak antar satu dan lainnya
yang memperlihatkan suatu keteraturan
tertentu. Menurut Balmer, panjang gelombang
garis emisi tersebut mengikuti hukum:
1

=R
1
22
1
n2
. . . . . . (6-1)
 = panjang gelombang, n = bilangan bulat 3, 4, 5, . . . . dan R =
suatu tetapan
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
Untuk:
n=3
n=4
n=5
n=6
.
.
.
deret Balmer pertama : H pada  = 6563 Å
deret Balmer ke dua : H pada  = 4861 Å
deret Balmer ke tiga : H pada  = 4340 Å
deret Balmer ke empat : H pada  = 4101 Å
limit deret Balmer pada = 3650 Å
n=
H H
4 000
H
5 000
H
6 000
(Å)
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
Setelah ditemukan deret Balmer ditemukan deret hidrogen
lainnya  Persamaan deret Balmer masih tetap berlaku dengan
mengubah 22 menjadi m2 (m adalah bilangan bulat mulai dari 1,
2, 3, . . . .)
1

=R
1
1
m2
n2
. . . . . . (6-2)
Konstanta Rydberg
Apabila  dinyatakan dalam cm
maka R = 109678
1906
m=1
m=3
ditemukan deret Lyman dengan
1908 n = 2, 3, …
ditemukan deret Paschen dengan
1922 n = 4, 5, …
m=4
m=5
ditemukan deret Bracket dengan
n = 5, 6, …
1924
ditemukan deret Pfund dengan n = 6, 7, …
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
Tingkat Energi Atom
Diagram tingkat energi atom
Elektron bebas
deeksitasi
4 3 2 1
Tingkat energi
eksitasi
proton
h
tingkat energi
elektron
eksitasi
h
deeksitasi
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
N.H.D. Bohr
(1885 – 1962)
Menurut Bohr, elektron hanya dapat bergerak
mengelilingi proton pada orbit tertentu dan
jarak orbit tersebut (r) memungkinkan
momentum sudut elektron di sekitar inti
mempunyai harga yang diberikan oleh kelipatan
.
konstanta Planck
h
2
Energi yang dimiliki elektron di tingkat tertentu adalah:
En =
13,6
eV
2
n
. . . . . . (6-3)
Sehingga apabila elektron berpindah dari tingkat n ke tingkat
m (m > n):
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
13,6
h = Em – En =
m2
1
13,6
= 13,6
2
n
m2
hc

1

= 13,6
= 109678
1
n2
1
1
m2
n2
1
1
m2
n2
. . . . . . (6-4)
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
Hukum Kirchoff tentang Pembentukan
Spektrum Bintang
1. Bila suatu benda cair atau gas bertekanan
tinggi dipijarkan, benda tersebut akan
memancarkan energi pada seluruh panjang
gelombang.
Gustav R. Kirchoff
(1824 – 1887)
Spektrum Kontinu
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
2. Gas bertekanan rendah bila dipijarkan akan memancarkan
energi hanya pada warna (panjang gelombang) tertentu.
Spektrum yang diperoleh berupa garis-garis terang yang
disebut garis pancaran atau garis emisi. Letak setiap garis
atau panjang gelombang garis tersebut merupakan ciri dari
gas yang memancarkannya.
Gas panas
Spektrum Garis
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
3. Bila seberkas cahaya putih dengan spektrum kontinu
dilewatkan melalui gas yang dingin dan renggang
(bertekanan rendah), gas tersebut tersebut akan menyerap
cahaya putih pada warna (panjang gelombang) tertentu.
Akibatnya, akan diperoleh spektrum kontinu yang berasal
dari cahaya putih yang dilewatkan yang diselang-seling garisgaris gelap yang disebut garis serapan atau garis absorpsi.
Gas dingin
Spektrum Kontinu & garis absorpsi
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
Pembentukan Spektrum Bintang
Foton
Atmosfer bintang memiliki temperatur lebih dingin sehingga akan
menyerap foton
Bintang
Fotosfer merupakan sumber
spektrum kontinum
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
Klasifikasi Spektrum Bintang

Pola spektrum bintang umumnya berbeda-beda. Angelo
Secchi (1863) mengelompokkan spektrum bintang
dalam empat golongan berdasarkan kemiripan susunan
garis spektrumnya.

Miss
A. Maury
dari
Harvard
Observatory
menemukan
bahwa
klasifikasi Secchi dapat diurutkan secara
kesinambungan hingga spektrum suatu
bintang
dengan
bintang
urutan
sebelumnya tidak berbeda banyak.
Antonia Maury
(1866 – 1952)
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
Klasifikasi Spektrum Bintang

Klasifikasi spektrum bintang yang sekarang
digunakan merupakan karya Miss Cannon
yang merupakan perbaikan dari klasifikasi
Miss Maury.

Klasifikasi Miss Annie J. Cannon:
O BA F G K M
A. J. Cannon
(1863 – 1941)
Oh, Be, A, Fine, Girl, Kiss, Me
Oh, Be, A, Fine, Guy, Kiss, Me
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
Perjalanan Klasifikasi Spektrum Bintang
Klasifikasi Secchi
Tipe1, Tipe II, Tipe III, dan Tipe IV
Klasifikasi Miss A.
Maury
Kelas A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M,
N, O, P dan Q
Klasifikasi Miss.
Annie J. Cannon
Kelas O, B, A, F, G, K, M
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
Klasifikasi Spektrum Bintang
Ciri Utama :
Contoh
Kls. Spek.
: O
Warna
: Biru
Temperatur
: > 30.000 K
Garis absorpsi yang tampak sangat sedikit. Garis helium
terionisasi, garis nitrogen terionisasi dua kali, garis
silikon terionisasi tiga kali dan garis atom lain yg
terionisasi beberapa kali tampak, namun lemah. Garis
hidrogen meskipun lemah juga tampak.
: Bintang 10 Lacerta
Hh Hz He Hd
Hg
He II Hb
Ha
He I
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
: B
Warna
: Biru
Temperatur
: 11.000 – 30.000 K
Garis helium netral, garis silikon terionisasi satu dan
dua kali serta garis oksigen terionisasi terlihat. Garis
hidrogen lebih jelas daripada kelas O.
Ciri Utama :
Contoh
Kls. Spek.
:
Bintang Rigel dan Spica
Hq Hh Hz He Hd
He I
Hg
Hb
Ha
He I
He II
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
: A
Warna
: Biru
Temperatur
: 7500 – 11.000 K
Garis hidrogen tampak sangat kuat. Garis magnesium
silikon, besi, titanium dan kalsium terionisasi satu kali
mulai tampak. Garis logam netral tampak lemah.
Ciri Utama :
Contoh
Kls. Spek.
:
Bintang Sirius dan Vega
HqHhHz He Hd
Hg
Hb
Ha
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
: F
Warna
: Biru keputih-putihan
Temperatur
: 6000 – 7500 K
Garis hidrogen tampak lebih lemah daripada kelas A,
tapi masih jelas. Garis-garis kalsium, besi, dan
kromium terionisasi satu kali dan juga garis besi dan
kromium netral serta garis logam lainnya mulai
terlihat.
Ciri Utama :
Contoh
Kls. Spek.
:
Bintang Canopus dan Procyon
HqHhHz He Hd
Hg
K Lines G Band
H Lines
Hb
Ha
K line = Ca II (l
3934)
H line = Ca II (l
3968)
G Band = Molekul CH (l 4323)
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
: G
Warna
: Putih kekuning-kuningan
Temperatur
: 5000 – 6000 K
Garis hidrogen lebih lemah daripada kelas F. Garis
kalsium terionisasi terlihat. Garis-garis logam
terionisasi dan logam netral tampak. Pita molekul CH
(G-Band) tampak sangat kuat.
Ciri Utama :
Contoh
Kls. Spek.
:
Matahari dan Capella
H Lines
Hd
Hz
K Lines
Hg
Hb
Mg I
Mg I
Ha
G Band
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
: K
Warna
: Jingga kemerah-merahan
Temperatur
: 3500 – 5000 K
Garis logam netral tampak mendominasi. Garis
hidrogen terlihat lemah sekali. Pita molekul TiO mulai
tampak.
Ciri Utama :
Contoh
Kls. Spek.
:
Bintang Acturus dan Aldebaran
Ca I (4227)
H Lines
K Lines
Hb
Mg I
(tidak tampak)
Mg I
Ha
(sudah tidak tampak)
G Band
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
: M
Warna
: Merah
Temperatur
: 2500 – 3000 K
Pita molekul Tio (titanium oksida) terlihat sangat
mendominasi. Garis logam netral juga tampak dengan
jelas.
Ciri Utama :
Contoh
Kls. Spek.
:
Bintang Betelgeus dan Antares
K Lines
Ca I (4227)Ti O Ti O
H Lines
Mg I
Ti O Ti O
Ha
Tidak tampak
G Band
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012
Subkelas
Klasifikasi spektrum bintang O, B, A, F, G, K, M masih dapat
dibagi lagi ke dalam sub-subkelas, yaitu:
O0, O1, O2, O3, ………, O9
B0, B1, B2, B3, . . . . . . . . ., B9
A0, A1, A2, A3, ...………, A9
F0, F1, F2, F3, ………….., F9
dst
M0, M1, M2, M3, ………..., M9
Spektrum bintang berbeda antara satu dengan lainnya
 Perbedaan komposisi kimia 
Perbedaan temperatur permukaan 
Judhistira Aria Utama | TA 2011 - 2012