## PEMODELAN SPEKTRUM SERAP DAN PANCAR ROTASI MOLEKUL UNTUK MENENTUKAN MOMEN INERSIA DAN MOMENTUM SUDUT ORBITAL
Ego Srivajawaty S, Hubertus Ngaderman
Fisika, MIPA, Universitas Cenderawasih, Waena, Jayapura, 99351, Indonesia Universitas Cenderawasih, Waena, Jayapura, 99351, Indonesia
Email: srivajawati@ymail.com

## ABSTRACT
[Theory, computation and modeling] The purposes of this research are modeling rotation of the molecule, emiting or absorption energy. The parameters which involved for the rotation spectrum are molecular mass, inertia moment, quantum numbers and angular momentum orbital.
Made  a  pitch  for  a  molecular  spectrum  rotation  and  inertia  moment  will  be  used  methods  from  concept  classical mechanics. Quantum mechanical used for determining angular momentum orbital. The spectral energy was counted for  a  molecular  rotation and i.e and .  Specific  electromagnetics  radiation  for  the energy  absorption  spectrum  and  emiting  diatomic  molecular  at  the  moment  that  molecular  vibrating  were  in  the region spectrum infrared, whereas if the molecular rotated then its on the far infrared and microwave region. Transition  which  emited  measured  up  by  selection  rules  that  only  commit  for  the  quantum  numbers    change  as many as one unit, where identics with   as the quantum number for one atomic hidrogen.   was a quantum number take the values .Transition which emited doesn’t have all the same  energy, but rather form a series energy which descend (or a series which go up wave length).
Keywords: rotation spectral diatomic (molecule); momen of inertia; angular momentum orbital
1. PENDAHULUAN
Spektrometer (spektograph atau
spektroskopi)  adalah  sebuah  instrumen  optik yang  digunakan  untuk  mengukur  sifat  cahaya yang merupakan bagian dari spektrum
gelombang elektromagnetik. Analisis
spektrokopis  bertujuan  untuk  mengidentifikasi bahan-bahan
dengan menggunakan spektrometer.  Spektrometer  diaplikasikan  pada berbagai  panjang  gelombang  dari  sinar  gamma sampai pada infamerah.
Spektroskopi  atomik  untuk  mencirikan berbagai  atom  dari  spektrum  pancar  dan serapnya, spektroskopi molekuler memungkinkan  pencirian  berbagai  molekul. Setiap  molekul  memiliki  ciri  khas  sidik  jarinya sendiri  yang  mudah  dikenal.  Spektroskopi molekuler memberitahukan kita mengenai komposisi  molekul  –  jumlah  atom  dari  setiap jenis,  perbandingan  isotopik,  bahkan  pula keadaan  ionisasi  molekul,  jadi  kita  dapat membedakan  molekul dari , dari , dari .  Dua  penerapannya  adalah dapat  digunakan  untuk  mencirikan  jumlah berbagai  pencemar,  sehingga  dapat  membantu
kita  mengukur  kemurnian  udara  dan  spektra serap  dari  debu  antarbintang  digunakan  untuk mencirikan  molekul-molekul  kompleks  dalam galaksi  kita.  Apabila  ia  diarahkan  ke  Bumi, maka  ia  dapat  mengukur  bagaimana  radiasi inframerah  yang  dipancarkan  diserap  dalam atmosfer.  Analisis  teoritis  untuk  mendapatkan spektra  rotasi  dwiatom  molekul.  Konsep  yang digunakan:  konsep  klasik  dan  konsep  modern yaitu  dengan  melibatkan  mekanika  kuantum didalam  menghitung  momentum  sudut  orbital. Momen  inersia  molekul  menggunakan  klasik karena  dianggap  molekul  masih  berperan sebagai  partikel  klasik.  Spektra  rotasi  molekul terhitung  dan  tidak  muncul  sebagai  spektrum energi yang tampak didalam spektrometer, sebab tidak  dilakukan  eksperimen.  Nilai  spektra tersebut  diperoleh  lewat  komputasi  dengan menggunakan  beberapa  parameter  yaitu  massa molekul,  momen  inersia,  bilangan  kuantum  dan momentum  sudut  orbital.  Nilai  parameter- parameter  tersebut  yang  akan  digunakan  untuk menghitung  spektra  energi  rotasi  molekul. Penulis melakukan penelitian tentang spektrofotometri  vibrasi  molekul  dan  tidak
melakukan eksperimen untuk mengukur spektrum  pancar  dan  serap  seperti  didalam mekanisme  spektroskopi.  Tujuan  penelitian  ini adalah pemodelan rotasi molekul, spektra energi serap  dan  pancar.  Manfaat  utama  dari  hasil penelitian  ini  antara  lain  adalah  pemahaman yang  baik  tentang  konsep  struktur  molekul didalam pengembangan yang lebih
komprehensif mengenai spektroskopi molekuler.
Metode konsep dengan menghadirkan konsep  mekanika  klasik  untuk  membahas momen  inersia  dan  mekanika  kuantum  untuk membahas momentum sudut orbital.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Untuk  mendapatkan  momen  inersia  maka ditinjau dinamika rotasi, torka dan inersia rotasi partikel. Besaran
menyatakan inersia rotasi
partikel yang disebut momen inersia.
Energi sistem atom hidrogen:
Persamaan Schrodinger dalam koordinat bola.
Gambar 1. Sistem koordinat bola
, yang lebih memadai ketimbang sistem . dimana .  Pemecahannya  terpisahkan sebagai
Penjumlahan  akan  sama  dengan  nol  untuk sembarang  nilai
dan    jika  masing-masing suku sama dengan konstanta.
Jika partikel bermassa   bergerak dengan   yang konstan maka
kita mendapat
dan
Momentum gerak linear partikel:

## Momentum sudut orbital

## Maka

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Molekul dapat mengubah keadaan geraknya apabila  ia  menyerap  atau  memancarkan  radiasi dengan berotasi mengelilingi pusat massanya.
Gambar 2 . Sebuah molekul diatomik yang berotasi.

## Energi kinetik rotasi
momen  lembam  molekul  dan kecepatan sudut.  Energi  kinetik  ditulis  dalam  momentum sudut
Momen lembam Massa reduksi
Terpisah  dengan  jarak  setimbang sebagai
digantikan menjadi  . Momentum sudut
Energi dari molekul diatomik yang berotasi
suatu bilangan kuantum yang mengambil nilai
.  Bila  kita  mengeksitasikan  molekul  ke suatu tingkat rotasi tinggi, ia akan turun kembali ke  keadaan  dasarnya  dengan  memancarkan foton-foton yang berkaitan dengan transisi rotasi yang  bersangkutan.  Aturan  seleksi  bagi  foton- foton ini adalah
Energi foton
Energi transisi rotasi bergantung pada  .
Energi  foton  bergantung  pada  besaran , energi bagi :
Transisi  rotasi  dalam  hidrogen  memiliki  energi dan panjang gelombang berikut:
Energi  yang  dipancarkan  membentuk  deret , dan begitu pula panjang gelombang  yang  dipancarkan Panjang gelombangnya dalam daerah “inframerah jauh” (far infrared) . Bagi ,
Tiga transisi pertamanya
Semua  transisi  berada  dalam  daerah  gelombang mikro.

## 4. KESIMPULAN
Tingkat-tingkat  energi  rotasi hingga kali  lebih  rapat  daripada  tingkat-tingkat  energi vibrasi, dengan transisinya berada dalam daerah inframerah  jauh  dan  gelombang  mikro.  Transisi yang  dipancarkan  tidak  semuanya  memiliki energi  yang  sama,  melainkan  merupakan  suatu deret  energi  yang  menurun  (atau  suatu  deret panjang  gelombang  yang  naik).  Transisi  yang dipancarkan  dibatasi  oleh  aturan  seleksi  yang memperkenankan  bilangan  kuantum   berubah sebanyak satu unit.
Riset  ini  untuk  molekul dan ,  perlu diadakan  penelitian  lain  untuk  molekul-molekul lainnya.  Perlu  diadakan  riset  teoritis  yang melibatkan mekanika kuantum untuk mendapatkan momen inersia.

## DAFTAR PUSTAKA
Barrow G, Introduction to Molecular Spectroscopy .  New  York,  McGrawHill,
1962).
Griffiths  J  D,  1994  , Introduction  to  Quantum Mechanics . Prentice Hall, New Jersey. Halliday D, Resnick R dan Walker J, Fisika Jilid Dua Versi Diperluas. Binarupa Aksara. Halliday, 1986, Fisika Jilid Satu . Airlangga. Halliday, 1986, Fisika Jilid Dua . Airlangga. Krane  Keneth  S,  1992. Fisika  Modern .  John Wiley and Sons.
Ngaderman  H,  2014, Tinjauan  Konseptual Vibrasi  Molekul  dan  Mekanika  Klasik untuk Spektrofotometri Molekuler . Universitas Cenderawasih. Pauling  L,  1935, Introduction  to  Quantum Mechanics . McGraw-Hill Company, INC.