• Tidak ada hasil yang ditemukan

polarisasi dan plat polarisasi (1)

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2018

Membagikan "polarisasi dan plat polarisasi (1)"

Copied!
15
0
0

Teks penuh

(1)

TUGAS MATA KULIAH GELOMB

POLARI

Asrya Erni F Julinda Salver Zefna

PROGRAM JURUS FAKULTAS K

UNI

MBANG OPTIK

ARISASI DAN PLAT PEMOLARISASI

OLEH

ryane R. Y.Katibi 1201057040

ni Feoh 1101052062

inda A. Taopan 1201057033

verius Jagom 1201057029

fnat Y. Kueanan 1201057061

GRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

AS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS NUSA CENDANA

(2)

PENDAHULUAN

A. Deskripsi

Cahaya sudah menggelitik rasa ingin tahu manusia selama berabad – abad. Mula

mula secara teori cahaya dianggap sebagai sesuatu yang memancar dari mata.kemudian disadari bahwa cahaya pastilah muncul dari obyek – obyek yang terlihat dan memasuki mata sehingga menyebabkan sensasi pengelihatan. Pertanyaan tentang apakah cahaya terdiri dari sebuah sorotan dari partikel – partikel atau semacam gerakan gelombang adalah yang paling menarik dalam sejarah sains. Dari Sir Isaac Newton hingga Albert Einstein.

Cahaya, seperti halnya semua radiasi elektromagnetik, diramalkan oleh teori elektromagnetik sebagai gelombang transversal, yakni dimana vektor listrik dan vektor magnet yang bergetar adalah tegak lurus kepada arah penjalaran tersebut. Sebagai contoh, pada gelombang yang bergerak pada sebuah senar, komponen–komponen senar tersebut bergerak pada sebuah bidang yang tegak lurus senar tersebut. Sama halnya dengan sebuah gelombang cahaya yang berjalan pada arah z, medan listriknya tegak lurus arah z tersebut. (Medan magnet gelombang cahaya tegak lurus arah z tersebut). Jika getaran gelombang transversal tersebut tetap paralel terhadap garis tertentu di udara, gelombang tersebut dikatakan terpolarisasi secara linear.

Sebagian besar gelombang yang dihasilkan sumber tunggal akan terpolarisasi, sedangkan gelombang – gelombang yang dihasilkan oleh banyak sumber biasanya tidak terpolarisasi.

Cahaya terpolarisasi dapat dihasilkan dari sebuah sinar yang tak terpolarisasi dengan beberapa cara: Penyerapan (Absorbsi); Hamburan; Pemantulan (Refleksi); Pembiasan (Refraksi) ganda.

B. Tujuan

Adapun tujuan penulisan makalah ini adalah: 1. Tugas mata kuliah gelombang optik

2. Bahan belajar untuk mahasiswa.

C. Materi

1. Pengertian

(3)

Gambar 1. gelombang yang mengalami polarisasi

Gambar 1. gelombang yang mengalami polarisasi

–macam Polarisasi risasi akibat Penyerapan

olarisasi akibat penyerapan terjadi jika cahaya m t memutar bidang polarisasi gelombang cahaya. Za yerap arah bidang getar gelombang cahaya dan ha h satu bidang getar. Zat tersebut di namakan: Pol pertama kali ditemukan oleh E. H. Land, pada nemukan material yang terdiri dari molekul – mole ai-panjang yang berjajar ketika lembaran tersebut satu arah selama proses pembuatan. Rantai –

watkan cahaya pada frekuensi optis jika lem asukkan dalam larutan yang berisi yodium. Saa ngan vektor medan listriknya parallel rantai–rantai nsmisikan. Arah tegak lurus rantai – rantai bu transmisi. Cahaya ditransmisikan medan listri nsmisi dan semua cahaya akan diserap jika ia tega nsmisi.

Anggaplah seberkas cahaya yang tidak terpolarisa z masuk pada Polaroid dengan sumbu transmi ra rata–rata, setengah cahaya masuk memiliki m

y dan setengah pada arah x. Jadi, sete nsmisikan, dan cahaya yang ditransmisikan ter ngan medan listriknya pada arah y.

Gambar 1. gelombang yang mengalami polarisasi

a melalui Zat yang i – rantai tersebut lembaran tersebut aat cahaya masuk ntai tersebut, cahaya i tersebut disebut trik parallel sumbu tegak lurus sumbu

(4)

x Sumbu transmisi

E

Polarizer Sumbu transmisi

analizer

Gambar 2. Dua Polaroid dengan sumbu sumbu transmisinya.

Misalkan kita memiliki Polaroid kedua dengan sumbu transmisinya membentuk sudut α dengan sumbu transmisi dari

Polaroid yang pertama seperti pada gambar diatas. Jika E adalah medan listrik diantara kedua Polaroid, komponen sepanjang arah sumbu transmisi dari Polaroid kedua adalah E cos α . Karena intensitas cahaya proporsional terhadap E2, intensitas cahaya yang ditransmisikan oleh kedua Polaroid diberi rumus:

I = I0cos2α

Dimana, I0 adalah intensitas yang masuk pada Polaroid kedua dan, tentu saja, setengah intensitasnya yang masuk pada Polaroid pertama. Jika kedua elemen yang mempolarisasikan di tempat berurutan pada seberkas cahaya polarizer dan analyzer disilangkan, yaitu jika sumbu

– sumbu transmisi saling tegak lurus, tidak aka nada cahaya yang keluar melaluinya.

b. Polarisasi akibat Hamburan

(5)

dengan menaburi serbuk kapur atau memberikan asap ke udara agar cahaya laser tersebut terhambur.

Kita dapat memahami polarisasi akibat hamburan jika kita memikirkan molekul penyerap sebagai antenna dipol listrik yang meradiasikan gelombang – gelombang dengan intensitas maksimum dengan arah tegak lurus terhadap antena dengan vektor medan listrik sejajar antena dan intensitas nol pada arah sepanjang antena.

Sebaran cahaya yang Terpolarisasi secara linear

sebaran cahaya yang terpolarisasi secara linear cahaya datang

tak terpolarisasi

Gambar 3. Polarisasi melalui hamburan cahaya

Gambar 3 menunjukkan seberkas cahaya yang tidak terpolarisasi yang mula – mula berjalan sepanjang sumbu z yang mengenai pusat hamburan pada titik asal. Medan listrik dalam cahaya memiliki komponen –komponen baik dalam arah x maupun y,yang tegak lurus arah gerak berkas cahaya tersebut. Medan – medan listrik tersebut menimbulkan osilasi - osilasi pusat hamburan baik pada arah x maupun y, tetapi tidak pada osilasi pada arah z. osilasi hamburan pada arah x menghasilkan cahaya sepanjang sumbu y tetapi tidak sepanjang sumbu x, yang berarti sepanjang garis osilasi. Cahaya diradiasi sepanjang sumbu x dipolarisasikan pada arah y. hali ini dapat dilihat dengan menguji cahaya yang dihamburkan dari sepotong Polaroid.

c. Polarisasi akibat (Refleksi) Pemantulan

(6)

tidak terpolarisasi dipantulkan dari sebuah bidang batas permukaan datar di antara dua medium transparan, seperti udara dan kaca atau udara dan air, cahaya yang dipantukan terpolarisasi sebagian. Tingkat polarisasi bergantung pada sudut datang dan indeks bias kedua medium tersebut. Saat sudut datang sedemikian rupa sehingga sinar –

sinar yang dipantulkan dan dibiaskan saling tegak lurus, maka cahaya yang dipantulkan terpolarisasi secara keseluruhan. Hasil tersebut ditemukan oleh Sir David Brewster pada tahun 1812.

Normal

Sinar datang sinar pantul

Sinar bias

Gambar 4. Polarisasi melalui pemantulan

Gambar 4 diatas menunjukkan cahaya yang masuk pada sudut polarisasi dimana cahaya yang dipantulkan terpolarisasi secara keseluruhan. Medan listrik cahaya yang masuk dapat pecah menjadi komponen – komponen yang sejajar dan tegak lurus bidang datang. Cahaya yang dipantulkan terpolarisasi secara keseluruhan dengan medan listriknya tegak lurus bidang datang. Kita dapat menghubungkan sudut polarisasi dan indeks bias media dengan memakai hukum Snellius. Jika adalah indeks bias medium pertama dan indeks bias medium kedua, dari hukum Snellius:

(7)

Dimana adalah sudut bias. Dari gambar 4, kita lihat bahwa jumlah dari sudut pantul dan sudut bias adalah 900. Karena sudut pantul sama dengan sudut datang, maka:

= 900− jadi sin = sin ( 900− )

= cos

atau

tan = , yang dikenal sebagai sudut polarisasi.

Meskipun cahaya yang dipantulkan dapat terpolarisasi secara keseluruhan ketika sudut datang , namun cahaya yang ditransmisikan hanya terpolarisasi sebagian karena hanya sebagian kecil cahaya masuk yang dipantulkan.

Cahaya yang tak

terpolarisasi gelombang yang

masuk direfraksikan

udara

gelas

gelombang yang direfreksikan

Gambar 5. Cahaya yang terpolarisasi yang datang pada sudut polarisasi

Gambar 5, memperlihatkan sebuah sinar tak terpolarisasi yang jatuh pada sebuah permukaan gelas. Jika kita anggap molekul –

(8)

dipantulkan karena tidak ada energi yang diradiasikan sepanjang garis oasilasinya.

Vektor E untuk setiap deret gelombang di dalam sinar tersebut dapat diuraikan ke dalam dua komponen, komponen pertama dinyatakan oleh titik–titik ( ), di namakan komponen , oleh Jerman Senkrecht, yang berarti tegak lurus. Komponen kedua dinyatakan oleh panah–panah ( ), di namakan komponen yang berarti untuk yang sejajar. Secara rata – rata, untuk cahaya yang masuk yang seluruhnya tak terpolarisasi, maka kedua komponen ini mempunyai amplitude yang sama.

d. Pembiasan Ganda

Birefringence atau pembiasan ganda adalah sebuah fenomena rumit yang terjadi pada kristal – kristal kalsit atau kristal – kristal nonkubik lainnya dan pada plastik – plastik yang ditegangkan seperti selefon. Pada kebanyakan material, laju cahaya adalah sama ke semua arah. Material – material seperti ini disebut isotropik. Disebabkan struktur atomnya, material – material birefringence adalah anisotropik. Laju cahaya bergantung pada pada arah rambatnya melalui material– material tersebut. Saat seberkas cahaya masuk pada material – material tersebut, seberkas tersebut mungkin terpisah menjadi dua berkas yang disebut berkas sinar bias dan berkas sinar luar biasa. Berkas – berkas ini terpolarisasi dalam arah yang saling tegak lurus, dan berjalan dengan kecepatan berbeda. Bergantung pada orientasi relative material dan cahaya yang masuk (datang), sinar –

sinar (berkas – berkas) tersebut mungkin juga berjalan dengan arah berbeda–beda.

Ada arah tertentu pada bahan pembiasan ganda dimana kedua sinar merambat dengan kecepatan sama. Arah ini disebut sumbu optik bahan tersebut. Tidak ada hal luar biasa yang terjadi saat cahaya berjalan sepanjang sumbu optiknya.

Sinar masuk Sinar o

(9)

Gambar di atas memperlihatkan sebuah sinar cahaya yang tak terpolarisasi yang jatuh pada sebuah kristal kalsit dalam arah tegak lurus ke salah satu muka kristal kalsit tersebut. Sinar tunggal tersebut memisahkan menjadi dua sinar pada permukaan kristal.

Jika kedua sinar yang keluar tersebut dianalisis dengan sebuah lembar pemolarisasi, maka kedua sinar tersebut didapatkan terpolarisasi bidang dengan bidang – bidang getarannya tegak lurus terhadap satu sama lain, yang merupakan kenyataan yang ditemukan oleh Huygens pada tahun 1678. Huygens menggunakan sebuah kristal klasit kedua untuk menyelidiki keadaan – keadaaan polarisasi sinar yang ditandai dengan o dan e di dalam gambar tersebut.

Jika eksperimen – eksperimen dilakukan pada berbagai sudut masuk, maka salah satu sinar (sinar o) akan menuruti hukum refraksi Snellius pada permukaan kristal, yang persis menyerupai sebuah sinar yang lewat dari sebuah medium isotropik kedalam sebuah medium isotropik lain. sinar lainnya (sinar e) tidak akan menuruti hukum Snellius. Misalnya, pada gambar di atas, sudut masuk untuk cahaya masuk adalah nol tetapi sudut refraksi dari sinar e, bertentangan dengan ramalan Snellius, tidaklah sama denagn nol. Pada umumnya sinar e tersebut malah tidak terletak di dalam bidang masuk.

Jika cahaya masuk pada sebuah kristal pembiasan ganda yang tegak lurus bagian depan kristal tersebut dan tegak lurus sumbu optiknya, maka kedua sinar berjalan dalam arah yang sama namun berbeda lajunya. Jumlah panjang gelombang pada kedua berkas sinar pada Kristal tersebut berbeda karena panjang gelombang (λ = v/f ) sinarnya berbeda. Sinar yang keluar dari kristal akan memiliki perbedaan fase yang bergantung pada ketebalan kristal dan pada panjang gelombang sinar datang. Pada kristal seperempat gelombang, ketebalannya menyebabkan perbedaan fase 900 antara gelombang datang dengan gelombang yang keluar dari kristal. Dalam sebuah kristal setengah gelombang berkas – berkas sinar memancar dengan perbedaan fase 1800.

Perbedaan ini di antara gelombang – gelombang yang dinyatakan oleh sinar o dari sinar e terhadap hukum Snellius dapat diterangkan di dalam pernyataan:

1. Gelombang o berjalan di dalam kristal dengan laju v0 yang sama di dalam semua arah.

(10)

3. Plat Pemolarisasi

Plat polarisasi (P1)

Gambar 6. Plat Polarisasi

Gambar 6 diatas memperlihatkan cahaya yang tak terpolarisasi yang jatuh pada sebuah bahan pemolarisasi komersial yang dinamakan Polaroid. Di dalam plat tersebut terdapat sebuah arah pemolarisasi karakteristik tertentu, yang diperlihatkan oleh garis – garis sejajar. Plat tersebut hanya akan mentransmisikan komponen – komponen rentetan gelombang yang vektor –vektor listriknya bergetar sejajar kepada arah ini dan akan menyerap komponen – komponen rentetan gelombang yang vektor – vektor listriknya bergetar tegaklurus kepada arah ini. Cahaya yang keluar akan merupakan cahaya terpolarisasi bidang. Arah pemolarisasi ini dihasilkan selama proses pembuatan plat tersebut dengan menanamkan molekul – molekul berantai panjang tertentu di dalam sebuah plat plastic yang fleksibel dan kemudian merentangkan plat tersebut sehingga molekul–molekul disejajarkan sejajar satu sama lain.

y

(11)

y

Ey E

x Ex

Dua gambar diatas, plat pemolarisasi atau pengkutub (polarisasi) terletak di dalam bidang halaman gambar dan arah penjalaran adalah menuju ke dalam halaman gambar. Panah E memperlihatkan bidang getaran dari sebuah rentetan gelombang yang dipilih secara sembarang yang jatuh pada plat tersebut. Dua komponen vektor, Ex (yang besarnya E sin ) dan Ey (yang besarnya E cos ), dapat menggantikan E, yang satu sejajar kepada arah pemolarisasi dan yang satu lagi tegaklurus kepada arah pemolarisasi; hanya yang disebut terdahulu yang akan ditransmisikan; yang disebut belakangan akan diserap di dalam plat tersebut.

P1

P2

Marilah kita menempatkan sebuah plat pemolarisasi kedua P2,

penganalisis. Jika P2 dirotasikan terhadap arah penjalaran, maka ada dua

(12)

ditransmisikan hampir sama dengan nol; kedudukan – kedudukan inilah yang merupakan kedudukan – kedudukan di dalam arah – arah pemolarisasi dari P1dan P2adalah tegaklurus satu sama lain.

Jika amplitudo dari gelombang terpolarisasi bidang yang jatuh pada P2

adalah Em, maka amlitudo cahaya yang keluar adalah Em cos , dimana adalah sudut di antara arah – arah pemolarisasi dari P1 dan P2. Dengan

mengingat kembali bahwa intensitas cahaya adalah sebanding dengan kuadrat dari amplitudo, maka intensitas yang ditransmisikan I berubah dengan menurut persamaan:

I = Imcos2 ,

(13)

EVALUASI

1. Intensitas cahaya yang tidak terpolarisasi sebesar 3,0 w/m2 masuk pada dua kristal polarisasi yang sumbu – sumbu transmisinya membentuk sudut 600. Berapa intensitas cahaya yang ditransmisikan oleh kedua kristal polarisasi tersebut?

Jawab:

Intensitas cahaya yang ditransmisikan oleh kristal pertama adalah setengah dari intensitas masuknya, atau 1,5 w/m2. Dengan mengingat intensitas ini I0, yang ditransmisikan oleh kristal kedua adalah

I = Im cos2 = (1,5 w/m2) cos 600 = 0,375 w/m2

2. Dua lembar pengkutub mempunyai arah – arah pemolarisasi yang sejajar sehingga intensitas Imdari cahaya yang ditransmisikan adalah maksimum. Melalui sudut berapakah salah satu lembar tersebut harus diputar supaya intensitasnya turun sebanyak setengah?

Jawab:

Telah diketahui persamaan intensitasnya: I = Im cos2 , maka diperoleh I = Im= Imcos2

= cos–1± =±450,±1350.

3. Dua buah kristal tourmail, satu sama lain bersilangan dengan sudut 450. Intensitas cahaya mula – mula yang mengenai kristal pertama 20 w/m2. Berapakah intensitas cahaya yang dapat dilewatkan oleh kedua kristal tersebut?

Jawab:

4. Intensitas cahaya yang ditransmisikan oleh kedua plat polarisasi sebesar 3,75 Watt/m2. Sumbu – sumbu transmisi yang dibentuk kedua plat polarisasi membentuk sudut 600. Berapakah intensitas mula–mula?

Jawab:

(14)

3,75 = I0( )2, I0=30 w/m2

5. Mengapa pada waktu matahari terbenam, cahaya yang di langit terlihat kuning atau merah?

Jawab:

Menjelang sore, pada waktu dimana cahaya matahari harus menempuh jarak ayng jauh melintasi atmosfer bumi untuk sampai di suatu titik yang terletak di atas atau hampir di atas seorang pengamat, maka sebagian besar cahaya biru di dalam cahaya matahari terambil darinya karena

(15)

DAFTAR PUSTAKA

Holliday David dan Robert Resnick. 1997.Fisika Jilid 2 Edisi ke3. Jakarta: Erlangga

Gambar

Gambar 1. gelombang yang mengalami polarisasiGambar 1. gelombang yang mengalami polarisasiGambar 1
Gambar 2. Dua Polaroid dengan sumbu � sumbu transmisinya.
Gambar 3. Polarisasi melalui hamburan cahaya
Gambar 4. Polarisasi melalui pemantulan
+3

Referensi

Dokumen terkait

Marka Membujur adalah tanda yang sejajar dengan sumbu jalan; Marka Melintang adalah tanda yang tegak lurus terhadap sumbu Jalan; Marka Serong adalah tanda yang

Bagian tengah, terdiri dari suatu sumbu yang dimasukkan ke dalam tabung dan diletakkan pada bagian bawah. Sumbu ini adalah sumbu tegak lurus kesatu. Diatas sumbu kesatu diletakkan

Pada latihan ini siswa melakukan gerakan secara keseluruhan, sikap awal (kaki rapat, badan tegak, kedua tangan lurus menyudut ke atas, pandangan mata lurus ke depan),

Sikap awal : Tegak langkah kaki kiri, kedua lengan lurus ke depan Hitungan 1 : Lengan kanan diayun melingkar ke dalam satu lingakran.. di

1) Sikap permulaan Sikap permulaan start menengah yaitu : Berdiri tegak kedua kaki rapat, lengan lurus di samping badan, dan pandangan lurus ke depan.. a) Langkahkan kaki kiri

Garis sumbu adalah garis yang tegak lurus dan membagi dua sama panjang pada suatu segemen garis.  garis yang merupakan garis sumbu adalah

• Sinar yang keluar dari benda disebut sinar tembus atau sinar keluar • Sudut antara sinar masuk dan garis normal disebut sudut datang • Garis normal adalah garis tegak lurus

setel nivo kotak dan nivo tabung sehingga : sumbu pertama vertikal, garis jurusan nivo mendatar, sumbu kedua mendatar dan garis bidik tegak lurus sumbu ukur. Posisi ini kita