Teori Populasi Tingkat Energi

Berdasarkan mekanika statistic, jika terdapat banyak sekali atom sejenis pada suatu ruang yang terpenuhi kesetimbangan termal pada temperature T, maka populasi atom pada tingkat E1 dan E2 akan memenuhi persamaan sebagai berikut

………………………………………………………………… (2)

Dimana N1 adalah banyaknya atom yang memiliki electron yang berada di level energi E1 dan N2 adalah banyaknya atom memiliki electron yang berada di level energi E2

Untuk energi gap yang cukup besar dimana E2-E1 = hf21 >>kT rasio antara N2/N1 dari persamaan 1 tersebut akan bernilai mendekati nol. Artinya sangat sedikit sekali atom yang memiliki electron yang naik ke tingkat yang lebih tinggi (upper state) dari keadaan dasarnya (ground state) atau dengan kata lain mayoritas dari atom adalah berada dalam keadaan ground state.

Sebagai ilustrasi di alam terdapat kristal rubi, tingkat energi terendah (ground state) E1 dengan tingkat energi yang agak tinggi (upper state) E2 dipisahkan oleh energy yang setara dengan panjang gelombang = 0,69 . Dengan h = 6,6 x 10 -34 dan E2-E1 = hf = 2,86 x 10-19 Ws, k= 1,83 x 10 -23 WsK dan T = 300 K maka nilai dari N2/N1 adalah 10-32

yang mengakibatkan N1= 1032 N2. Sehingga pada temperature ruang yang merupakan kesetimbangan termal mayoritas dari atom adalah dalam keadaan ground state.

Persamaan 2 hanya dapat diberlakukan pada atom yang berjenis non-degenerasi. Artinya sebuah electron pada atom, molekul dan ion hanya memiliki energi yang spesifik di setiap posisi (state) tertentu. Namun pada kenyataanya di alam juga terdapat 2 atau lebih posisi electron pada atom, ion dan molekul yang memiliki energi yang sama atau dikenal dengan istilah degenerasi.

Sehingga persamaan 2 akan menjadi

………………………………………………………………..(3)

Pada intinya kesimpulan dari statistika boltzmann dapat memprediksikan bahwa pada temperature nol mutlak (0 K) semua atom akan berada pada keadaan ground state.

Iklan

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