Makalah Polarisasi

Ilmu Pengetahuan Bumi dan Antariksa Jurusan Fisika Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Surabaya

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................... ........ 1 DAFTAR ISI.............................................................................................................. ........ 2 BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................... ........ 3 BAB II PEMBAHASAN ........................................................................................... ........ 4 BAB III KESIMPULAN............................................................................................ ........ 12 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ ........ 13 SOAL – SOAL DAN PENYELESAIAN ................................................................. ........ 14

1


BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Dalam kehidupan sehari-hari semua yang kita lihat adalah pantulan dari suatu cahaya. Dari pantulan tersebut kita dapat menikmati segala keindahan ciptaanNYA. Bisa dibayangkan bagaimana dunia ini tanpa cahaya, mungkin seperti malam hari tanpa sinar lampu pijar. Mungkin itulah kenapa Allah SWT menciptakan matahari sebagai sumber cahaya alami. Pertanyaan yang muncul adalah apa yang dimaksud dengan cahaya? Bagaimana dan kenapa cahaya dapat dipantulkan? Ternyata cahaya adalah suatu gelombang tranversal, dan mungkin jawaban pertanyaan terakhir adalah menyangkut sifat dari cahaya itu sendiri, yaitu mengalami pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), intervensi, pelenturan (difraksi), dan polarisasi. Muncul pertanyaan lagi, apa bukti dari semua sifat cahaya tersebut? Bukti dari sifat polarisasi misalnya, jika kita keluar pada siang hari kita akan merasa silau oleh terik matahari. Itu tidak akan terjadi jika kita memakai kacamata hitam karena gelombang dari sinar matahari tersebut akan terserap oleh kacamata hitam. Disini penulis akan mengkaji lebih jauh tentang salah satu sifat cahaya tersebut, yakni polarisasi. B. Rumusan Masalah 1. Apa pengertian polarisasi cahaya? 2. Bagaimana cahaya terpolarisasi? 3. Kenapa cahaya dapat terpolarisasi? C. Tujuan Makalah 1. Untuk mengetahui pengertian polarisasi cahaya. 2. Untuk mengetahui bagaimana polarisasi cahaya.

2


3. Untuk mengetahui sebab polarisasi cahaya.

3


BAB II PEMBAHASAN A. Pengertian Polarisasi Cahaya Cahaya adalah gelombang elektromagnetik yang merambatkan medan listrik dan medan magnet berposisi tegak lurus satu sama lain dan bergetar tegak lurus terhadap arah rambatan. Gelombang cahaya memiliki panjang gelombang dengan frekuensi tertentu yang nilainya dapat di bedakan dalam spektrum elektromagnetiknya. Cahaya juga termasuk gelombang transvesal yang berarti cahaya merambat tegaklurus terhadap arah rambatannya. 9Foster, 1997). Berikut ini beberapa teori tentang pengertian cahaya: 

Teori Korpuskuler(Newton) Cahaya adalah korpuskel-korpuskel yang dipancarkan oleh sumber dan merambat lurus dengan kecepatan besar

 Teori Undulasi (Huygen) Cahaya adalah gelombang yang berasal dari sumber yang bergetar, merambat dalammedium yang dinamakan eter.  Teori Gelombang Elektromagnetik (Maxwell) Cahaya adalah gelombang elektromagnetik berasal dari medan listrik dan medan magnet bergerak dengan kecepatan dalam ruang vacum sebesar c. Adapun sifat-sifat cahaya itu sendiri antara lain: 1. Dapat merambat dalam ruang hampa (tidak perlu medium untuk merambat). 2. Tidak bermuatan listrik. 3. Merupakan gelombang transversal (arah getarnya tegak lurus dengan arah perambatannya). 4. Arah perambatannya tidak dapat dibelokkan pada medan listrik maupun medan magnet. 5. Memiliki sifat umum seperti mengalami polarisasi, pemantulan (refleksi), pembiasan (refraksi), intervensi, dan pelenturan (difraksi).

4


Polarisasi cahaya atau pengkutuban adalah peristiwa perubahan arah getara gelombang cahaya yang acak menjadi satu arah getaran. Poarisasi hanya terjadi pada gelombang transvesal, yang berarti bahwa cahaya merambat tegak lurus terhadap arah osilasinya. Syaratnya adalah bahwa gelombang tersebut mempunyai arah osilasi tegak lurus terhadap bidang rambatnya.(Soetrisno, 1979) B. Jenis Polarisasi Cahaya 1. Polarisasi Linier Cahaya terpolarisasi linier(terpolarisasi bidang) jika medan listriknya bergetar pada suatu garis lurus rambatan gelombang medan listrik bersamaan dengan gelombang medan magnet. Bila gelombang hanya mempunyai pergeseran Y, maka gelombang tersebut terpolarisasi linier dan bergetar merambat dalam arah Y. Polarisasi linier di tunjukkan pada gambar 1.

Gambar 1. Polarisasi cahaya secara linier(id.m.wikipedia.org/wiki/Polarisasi) Warna merah menunjukkan medan magnet B, warna biru menunjukkan perputaran medan listrik, warna hijau menunjukkan medan listrik E, dan warna ungu menunjukkan jenis polarisasi linier. 2. Polarisasi Melingkar Jika vektor medan listriknya berputar pada lingkaran, maka cahaya dikatakan terpolarisasi melingkar. Polarisasi cahaya melingkar terdiri dari dua gelombang

5


bidang elektromagnetik yang tegak lurus, dengan amplitudo sama dan beda fase 90°. Jika ujung vektor medan listrik pada gelombang yang menjalar berputar searah jarum jam, maka disebut polarisasi melingkar arah kanan. Sebaliknya jika berlawanan arah jarum jam, disebut polarisasi melingkar arah kiri. Polarisasi melingkar ini ditunjukkan pada gambar 2.

Gambar 2. Polarisasicahayasecaramelingkar(id.m.wikipedia.org/wiki/Polarisasi) 3. Polarisasi Ellips Hasil superposisi yang memberikan vektor medan listrik yang ujungnya berputar pada sebuah ellips. Cahaya yang dipolarisasikan ellips terdiri dari dua gelombang yang tegak lurus, dengan amplitudo tidak sama dan beda fase 90°. Gelombang dengan polarisasi melingkar dan ellips dapat diuraikan menjadi dua gelombang dengan polarisasi tegak lurus. Polarisasi ellips ini ditunjukkan pada gambar 3.

6


Gambar 3. Polarisasicahayasecaraelips(id.m.wikipedia.org/wiki/Polarisasi) Pada kondisi kristal tertentu, sinar biasa dan sinar luar biasa melalui jalan yangsama, tapi dengan kecepatan yang berbeda. Setelah keluar dari kristal, kedua sinar akan berselisih fase, yang akan menghasilkan sinar terpolarisasi, yang bentuknya tergantung dari beda fase. Untuk beda fasenya: π/2 , 3π/2, atau kelipatan ganjil dari π/2, getarn yang dihasilkan akan berupa lingkaran. Untuk selisih beda fasenya : 0 , π , 2π, 3π , atau setiap kelipatan bulat dari π, getaran yang dihasilkan akan linier.Untuk semua selisih fase lainnya, getaran yang dihasilkan akan berupa ellips. C. Sebab-sebab Polarisasi Cahaya 1. PolarisasikarenaPemantulan Cara sederhana untuk mendapatkan cahaya yang terpolarisasai adalah dengan pemantulan cahaya berikut: Sinar A dipantulkan oleh cermin P1 dan sinar yang terpantul dipantulkan lagi oleh cermin P2. Ternyata apabila cermin P2 diputar terhadap poros cermin P1 dan P2 kelipatan 90° ternyata cahaya terpantul B berintensitas nol.

7


Gambar 4. Pemantulancahaya(id.m.wikipedia.org/wiki/Polarisasi) Sudutpantulinidisebutsudutpolarisasi. -

Hukum Brewster MenuruthukumSnellius n1 sin Φ1 = n2 sin Φ2 Jika n1 = 1 (untuk udara), Φ1 = Φn2 = n, Φ2 = Φ* dimana. Φ* = 900maka hubungan antara sudut polarisasi Φdan sudut bias. Φ* menjadisin Φ = n sin Φ* ataun = sin Φ / sin Φ* = tgΦ ………………………(1)

Gambar 5. PemantulanCahaya(id.m.wikipedia.org/wiki/Polarisasi)

8


Hukummalus -

HukumMalus Bahan

yang

dapatmempolarisaricahayabiasamenjaditerpolarisasi

.disebutpolarisatorsedangkanbahan

yang

mencekterpolarisasinyasuatucahayadisebutanalisator

dipergunakanuntuk .MenurutMalus

intensitascahaya

, yang

ditransmisikanolehanalisatortergantungpadasudutantarabidangpolarisatordanbidang

analisatorsebagaimanatergambar. Gambar 6. PolarisasiCahaya(id.m.wikipedia.org/wiki/Polarisasi)

9


Gambar 7. CahayaTerpolarisasi(id.m.wikipedia.org/wiki/Polarisasi) Hukum Malus .....................................(1) Presentase polarisasi: ..................................(2)

2. Polarisasikarenapenyerapan (Dikroisma) Sifat kristal pembias kembar, dimana salah satu komponen terpolarisasi diserap lebih kuat dari pada komponen yang lainnya. Contohnya kristal turmalin gambar C. Sinar biasa terdiri atas komponen tegak lurus bidang gambar(warna merah) dan komponen sejajar bidang gambar. bahan

formalin

Amplitudo komponen sejajar setelah masuk menjadi lebih kecil(diserap) sedang, komponen

sejajar tetap besarnya.

10


Gambar 8. GambarPolarisasiPenyerapan(id.m.wikipedia.org/wiki/Polarisasi) 3. Polarisasi karena pembiasan ganda (Bias kembar) Sebagaian kristal non kubik(misal: kuarsa, turmalin, kalsit) bersifat non isotrop artinya : kecepatan cahaya tidak sama ke semua arah. Dalam bahan yang demikian laju cahaya tergantung pada arah rambatan. Cahaya yang masuk dalam bahan tersebut terbagi menjadi dua berkas yaitu berkas cahaya biasa(ordiner) dan berkas cahaya luar biasa(extra ordiner). -

Sinar biasa (sinar ordiner) Sinar yang kecepatan rambatnya pada suatu medium sama ke semua arah.

-

Sinar Luar Biasa Sinar yang kecepatan rambatnya pada suatu medium tidak sama kesemua arah.

-

Sumbu Optik Suatu arah pada kristal, dimana sinar biasa dan sinar luar biasa merambat dengan kecepatan yang sama.

11


4.

PolarisasikarenaAbsorbi Selektif Polaroid adalah suatu bahan yang dapat menyerap arah bidang getar

gelombang cahaya dan hanya melewatkan salah satu bidang getar. Seberkas sinar yang telah melewati polaroid hanya akan memiliki satu bidang getar saja sehingga sinar yang telah melewati polaroid adalah sinar yang terpolarisasi.Peristiwa polarisasi ini disebut polarisasi karena absorbsi selektif. Polaroid banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, antara lain untuk pelindung pada kacamata dari sinar matahari (kacamata sun glasses) dan polaroid untuk kamera.

Gambar 4. Polarisasi karena absorbsi selektif(id.m.wikipedia.org/wiki/Polarisasi) 5.

Polarisasi karena Hamburan Cahaya Hamburan cahaya : fenomena penyerapan cahaya dan pemancarannya kembali

oleh suatu medium atau benda. Cahaya datang pada medium penghambur(cahaya datang tak terpolarisasi) dalam arah sumbu Z: cahaya yang dihamburkan pada arah sumbu X. Dipolarisasi pada arah sumbu Y, sedangkan cahaya yang dihamburkan pada arah sumbu Y dipolarisasi pada arah X. Gambar D. PenerapanPolarisasidalamKehidupan Salah satupenerapanpentingdari proses polarisasiadalah Liquid Crystal Dsiplay (LCD). LCD digunakandalamberbagaitampilan, darimulai jam digital, layarkalkulator,

hinggalayar

televise.

LCD

dapatdiartikanalatperagakristalcair,

berisidua filter polarisasi yang salingmenyilangdandidukungoelhsebuahcermin. Biasanyapolarisator

yang

salingmenyilangmenghalangisemuacahaya 12

yang


melewatinya.

Namun,

diantarkedua

Selainenergilistrikalatinidipadamkan,

filter

ituterdapatlapisankristalcair.

kristalnyamemutarsinar-sinar

kuatdenganmembentuksudut

900.

berputaritukemudiandapatmenembus

filter

Sinar-sinar (penyaring)

yang yang

bagianbelakang.

Kemudiansinar-sinaritudipantulkanolehcerminsehinggaperaga (layar) tampakputih. Angkaatauhurufpadaperagadenganmenyatakandaerah-daerahkristalcair. Inimengubahposisikristalcairtersebutsehinggakristal-kristaltidaklagimemutarcahaya.

13


BAB III KESIMPULAN 1) Cahayaadalahenergiberbentukgelombangelektromagnetik

yang

kasatmatadenganpanjanggelombangsekitar 380–750 nm. 2) Polarisasiadalahperistiwapenyerapanarahbidanggetardarigelombang. 3) Polarisasicahayaataupolarisasioptikadalahsalahsatusifatcahaya

yang

bergeraksecaraoscillasidanmenujuarahtertentu. 4) Suatucahayadikatakanterpolarisasiapabilacahayaitubergerakmerambatkearahtertentu 5) Beberapamacam

/

jenispolarisasiantara

lain

adalahpolarisasi

linear,

polarisasimelingkar, danpolarisasiellips. 6) Cahayadapatmengalamipolarisasikarenaberbagaicara,

antara

lain

karenaperistiwapemantulan, pembiasan, bias kembar, absorbsiselektif, danhamburan.

14


DAFTAR PUSTAKA Drs. LilikHendrajaya,Dkk. 1983. FisikaUniversitasSoal – PenyelesaianOptika. Surabya :SinarWijaya Ahmad Zaelani, Cucun Cunayah, Etsa Indra Irawan.2006. 1700 Bank Soal Bimbingan Pemantapan Fisika. Bandung : Yrama Widya. Kuliahpolarisasi 09.pdf Kuliah-17PolarisasiGelombang EMInsitutTeknologi Bandung.ppt Diaksestanggal 10 Mei 2015. http://fisikon.com/kelas3/index.php?option=com_content&view=article&id=55:contoh-soalpolarisasi-dengan-penyerapan-selektif&catid=6:gelombang-cahaya&Itemid=104

15


SOAL – SOAL DAN PENYELESAIAN 1. Suatu zat terletak di dalam air dengan indeks bias n1 = 4/3. seberkas sinar yang mengenai zat ini akan mengalami polarisasi jika sinar datang dengan sudut polarisasi Ɵ1= 600. Hitung Berapa besar indeks bias zat n2 ? Penyelesaian : •

Diketahui : n 1 = 4/3 Ɵ1 = 600

•

Ditanya : n2 =

•

?

Jawaban : Gunakan persamaan sudut brewster untuk menentukan indeks bias zat n2 ! Tan Ɵ1 = n2 n1 n2

= n1 tan Ɵ1

n2

= 4/3 tan 600

n2

= 4/3 x √3

n2

= 4/3√3 , jadi besar indeks bias zat n2 adalah 4/3√3.

2. Dua buah polaroid menghasilkan intensitas cahaya yang diamati mata I2 =¼ I1. Jika I1 adalah intensitas cahaya yang dilewatkan polarisator P1 , tentukan besar sudut yang dibentuk sumbu mudah polarisator P1 dengan sumbu mudah analisatr P2 ! Penyelesaian : •

Diketahui : I2 =¼ I1

•

Ditanya : Ɵ= ?

•

Jawaban : I2= I1 cos2 Ɵ ¼ I1 = I1 cos2 Ɵ ¼

= cos2 Ɵ 16


½

= cos Ɵ

Ɵ

= 600 , Jadi besar sudut yang dibentuk sumbu mudah polarisator

P1 dengansumbu mudah analisatr P2 adalah 600.

3. Seberkas sinar datang pada permukaan zat cair yang memiliki indeks bias 4/3. Jika indeks bias udara=1, tentukan besarnya sudut brewster ? Penyelesaian •

Dik : n1 = 4/3 n2 = 1

•

Ditanya : Ɵ= ? n1.Tan Ɵ =n2 ¾.Tan Ɵ = 1 Tan Ɵ = 4/3 Ɵ = 530

4. Duapelatpolarisatormemilikiarahpolarisasi

yang

samasehinggaintensitasImdaricahayaygditeruskanadalahmaksimum. Kesudutberapapelatharusdiputarsupayaintensitasturunmenjadiseparohnya. Penyelesaian : I = ½ Im ½ Im = Io cos2

 = cos-1 (1/2) =  45o,  135o

5. Seberkas cahaya alamiah dilewatkan pada dua keping kaca polaroid yang arah polarisasi satu sama lain membentuk sudut 60°. Jika intensitas cahaya alamiahnya 100 Wcm-2, tentukanlah intensitas cahaya yang telah melewati cahaya polaroid itu. 17


Penyelesaian:

Jadi, intensitascahaya yang dilewatkan 12,5 Wcm-2. 6. Suatuberkascahayatakterpolarisasimerambatpadaarahsumbu menujukesebuahpolarisator

x yang

mampumemisahkanberkasdatangmenjadiduaberkasyaituberkas

A

terpolarisasihanyasearahsumbu z danberkas B yang terpolarisasipadaarahsumbu y. Berkascahayakemudiandilewatkanlagikepolarisatorkeduadenganorientasi samadenganpolarisatorpertama.

Berapapersenperubahanintensitasberkas

yang B

setelahlewatpolarisatorkedua ? Penyelesaian : Cahayaterpolarisasidirambatkankepolarisatorkeduadenganorientasi samadenganpolarisatorpertama (q = 0) I1

= ½ I2

I2

= I1 cos2 θ

I2

= ½ .I0 .cos2 θ = ½ I0 ,Jadiprosentaseperubahanintensitasnya 50%.

18

yang

Makalah Polarisasi

Recommend Documents