Gambar 2. Skema polarisasi selektif menggunakan filter polaroid. H anya cahaya dengan orientasi sejajar sumbu polarisasi polaroid yang diteruskan. Polarisasi jenis ini dapat terjadi dengan bantuan kristal polaroid. Bahan polaroid bersifat meneruskan cahaya dengan arah getar tertentu dan menyerap cahaya dengan arah getar yang lain. Cahaya yang diteruskan adalah cahaya yang arah getarnya sejajar dengan sumbu polarisasi polaroid.
Gambar 3. Dua buah polaroid, polaroid pertama disebut polarisator dan polaroid kedua disebut analisator dengan sumbu transmisi membentuk sudut θ Seberkas cahaya alami menuju ke polarisator. Di sini cahaya dipolarisasi secara vertikal yaitu hanya komponen medan listrik listr ik E yang sejajar sumbu transm transmisi. isi. Selanjutnya Selanjutnya cahay cahayaa terpol terpolarisas arisasii menuju analisator. analisator. Di analis analisator, ator, semua komponen E yang tegak lurus sumbu transmisi analisator diserap, hanya komponen E yang sejajar sumbu analisator diteruskan. Sehingga kuat medan listrik yang diteruskan an alisator menjadi: E 2 = E cos θ Jika cahaya alami tidak terpolarisasi yang jatuh pada polaroid pertama (polarisator) memiliki intensitas I intensitas I 0, maka cahaya terpolarisasi yang melewati polarisator adalah: I 1 = ½ I 0 Cahaya dengan intensitas I intensitas I 1 ini kemudian menuju analisator dan akan keluar dengan intensitas menjadi: I 2 = I 1 cos2θ = ½ I 0 cos2θ
Polarisasi (Pengkutuban)
Polarisasi adalah peristiwa perubahan arah getar gelombang cahaya yang acak menjadi satu arah getar.
Polarisasi Gelombang menunjukkan arah medan listrik pada suatu titik yang dilewati oleh gelombang tersebut. Jenis polarisasi antena dapat dikategorikan berdasarkan polanya pada BIDANG yang TEGAK LURUS atau normal dengan sumbu propagasi. ►
Gelombang yang dapat mengalami polarisasi hanyalah gelombang tranversal yang mempunyai arah getaran tegak lurus
dengan arah perambatannya
►
Terpolarisasi atau terkutub artinya memiliki satu arah getar tertentu saja, seperti pada gambar berikut :
Simbol Cahaya alami, yang bukan sinar terpolarisasi adalah gambar sbb:
atau
Cahaya terpolarisasi didapatkan dengan cara sbb : 1.
Polarisasi Karena Pemantulan
Berkas sinar alami (sinar yang belum terpolarisasi) dijatuhkan dari medium udara, ke medium kaca (cermin datar). Dengan sudut datang i = 57o, maka sinar yang dipantulkan sudah terpolarisasi, seperti pada gambar berikut:
2. Polarisasi Karena Pemantulan dan Pembiasan Berkas Sinar alami melalui suatu medium kaca,akan dipantulakna dan dibiaskan. Sinar perpolarisasi bila sudut pantuk dan sudut bias membentuk sudut 90, seperti pada gambar brikut :
Dari peristiwa pemantulan dan pembiasan akan diperoleh Rumus Brewster, Sbb : ip + r = 9o, r = 90 -ip
n2/n1 = sin ip/sin r = sin ip/sin (90-ip) = sin ip/cos ip = tg ip
n2/n1 = tg ip
3. Polarisasi karena penyerapan selektif. Polarisasi dengan penyerapan selektif diperoleh dengan memasang dua buah polaroid, yaitu Polarisator dan Analisator. Polarisator berfungsi untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi, sedangkan Analisator untuk mengetahui apakah cahaya sudah terpolarisasi atau belum, seperti
pada gambar berikut
LIKE THIS:
1.1 Latar Belakang Jika kita mengamati gelombang transversal pada tali yang merambat, kita akan melihat bahwa arah getar gelombang tersebut hanya berlangsung pada suatu bidang getar. Pada gelombang elektromagnetik, akan dapat teramati bahwa arah getarnya tidak hanya berlangsung kesatu bidang getar. Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik sehingga bergetar dalam berbagai bidang getar, yaitu dalam bentuk getaran medan listrik dan magnetik yang saling tegak lurus. Gelombang cahaya yang bergetar dalam berbagai bidang getar disebut sebagai cahaya tak terpolarisasi. Konsep cahaya tak
terpolarisasi dapat di gambarkan separuhnya bergetar pada bidang horizontal dan separuhnya lagi bergetar dalam bidang vertikal. Cahaya tak terpolarisasi dapat di ubah menjadi cahaya terpolarisasi melalui proses polarisasi. Cahaya terpolarisasi adalah gelombang cahaya dengan arah getar hanya pada satu bidang. Polarisasi adalah peristiwa terserapnya sebagian arah getar gelombang sehingga gelombang hanya memiliki satu arah getar, efek polarisasi hanya dapat dialami oleh gelombang transversal saja, polarisasi tidak terjadi pada gelombang longitudinal. Untuk mengetahui lebih rinci mengenai polarisasi cahaya dan Atas dasar salah satu tuntutan dalam proses perkuliahan fisika dasar II, penulis menyusun makalah ini.
1.2. Ruang Lingkup Dalam penyusunan makalah ini, ruang lingkup pembahasannya dibatasi pada berbagai jenis polarisasi, bagaimana cara membuat sinar terpolarisasi, dan aplikasi dari hukum Brewster dan hukum Malus.
1.2 Tujuan
Untuk mengetahui Jenis-Jenis polarisasi
Untuk mengetahui cara membuat sinar terpolarisasi
Untuk mengetahui aplikasi Hukum Brewster dan Hukum Malus
BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Latar Belakang Polarisasi adalah peristiwa terserapnya sebagian arah getar gelombang sehingga gelombang hanya memiliki satu arah getar, Gelombang yang hanya memiliki satu arah getar disebut gelombang terpolarisasi. Efek polarisasi hanya dapat dialami oleh gelombang transversal saja, polarisasi tidak terjadi pada gelombang longitudinal. 2.2 Jenis-jenis polarisasi a) Polarisasi linear suatu gelombang disebut terpolarisasi linear , bila gelmbang tersebut bergetar pada satu bidang getar (datar) yang disebut juga dengan bidang polarisasi. Polarisasi linear disebut juga polarisasi bidang. b) Polarisasi lingkaran ketika cahaya terpolarisasi bidang yang frekuensi sudutnya jatuh dalam arah normal sehingga sumbu optiknya sejajar dengan muka bidang, kedua gelombang yang muncul keluar akan terpolarisasi bidang dengan arah-arah polarisasi yang tegak lurus terhdap satu sama lain, dan jika bidang getaran masuk membentuk sudut 450 kepada sumbu optik, maka kedua gelombang tersebut akan mempunyai amplitudo
yang sama dan berbeda fasa sebesar 90 0 . cahaya yang muncul keluar tersebut dikatakan terplarisasi lingkaran (circularly polarized). c) polarisasi elips polarisasi ini sama seperti polarisasi lingkaran, tetapi dengan amplitud yang tidak terlalu besar. Gelombang terpolarisasi elips: Searah jarum jam dinamakan gelmbang tingkat ER(kanan) Berlawanan jarum jam dinamakan gelombang tingkat EL (kiri)
Didalam termdinamika, polarisasi elips adalah polarisasi dari radiasi elektromagnetik sedemikian rupa sehingga ujung medan listrik vektor menjelaskan elips dalam pesawat tetap berpotngan dan normal terhadap arah propagasi. Sebuah gelmbang terpolarisasi elipstik dapat diselesaikan dalam dua gelombang terpolarisasi secara linear, dengan pesawat polarisasi mereka disudut kanan satu sama lain, karena medan listrik dapat berputar searah jarum jam atau berlawanan sebagai merambat, gelombang terpolarisasi elipstik pemeran kiralitas. 2.3 Membuat sinar terpolarisasi a) Pantulan Cahaya terpolarisasi dapat diperoleh dari pembiasan dan pemantulan. Hasil percobaan menunjukkan bahwa cahaya pantul terpolarisasi sempurna jika sudut datang mengakibatkan sinar bias dengan sinar pantul saling tegak lurus (sudut polarisasi). Pada tahun 1890 Malus menemukan bahwa cahaya dapat terpolarisasi sebagian atau seluruhnya oleh refleksi. Sedangkan pada awal abad ke-19, David Brewster telah mengemukakan bahwa cahaya tak terpolarisasi dapat dipantulkan oleh suatu permukaan menjadi cahaya terpolarisasi, cahaya terpolarisasi sebagian, atau tetap dipantulkan sebagai cahaya tak terpolarisasi. Ketiga proses ini ditentukan leh sudut datang cahaya dan jenis permukaan pantul. Jika sudut datang searah dengan bidang pantul, cahaya pantul tetap berbentuk cahaya tak terpolarisasi. Jika sudut datang antara 0 0900, sebagian cahaya pantul berbentuk cahaya terpolarisasi. Namun demikian, ada suatu posisi sudut datang yang dapat menyebabkan cahaya pantul menjadi cahaya terpolarisasi seluruhnya. Sudut ini disebut sudut polarisasiatau sudut Brewster. Jika cahaya datang dengan sudut brewster, cahaya pantul dan cahaya bias akan membentuk sudut 900 . jika cahaya datang dari udara menuju suatu bahan nonmetal dengan indeks bias , besar sudut brewster dapat ditentukan dengan persamaan berikut. tan ƟB= n2
(1.1)
n1 b) Polarisator- analisator ideal Metode ini menggunakan sebuah filter polaroid yang dibuat dari material khusus yang dapat meneruskan gelombang cahaya yang mempunyai arah getar sejajar sumbu polarisasinya dan menghalangi atau menyerap gelmbang dalam arah getar yang lain sehingga terbentuk cahaya terpolarisasi. Jika intensitas cahaya tak terpolarisasi adalah I 0 intensitas cahaya yang melewati filter polarid (I) dapat ditulis. I = ½ I0
(1.2)
Dalam penggunaannya, filter polarid disusun sedemikian rupa (biasanya dua filter) sehingga proses transmisi cahaya oleh kedua filter berbeda karena letak sumbu polarisasinya berbeda. Filter pertama disebut polarisator yang berfungsi mengubah cahaya tak terplarisasi menjadi cahaya terpolarisasi. Jadi polarisatr hanya akan menurunkan ½ intensitas cahaya datang. Filter kedua disebut analisator yang berfungsi mengatur intensitas cahaya terpolarisasi yang keluar. Menurut Etienne Louis malus intensitas
cahaya yang melewati dua polrisator sebanding dengan kuadrat sumbu polarisasi kedua polarisator tersebut. I = I0 cos2 Ɵ
(1.3)
c) Pembiasan ganda pada kristal kalsit Pada bahan-bahan kristal tertentu seperti kalsit dan kuarsa memiliki dua indeks bias sehingga kelajuan cahaya tidak sama untuk segala arah. Jadi, cahaya yang melalui bahan ini akanmengalami pembiasan ganda. Cahaya yang melewati kriatal kalsit akan terpecah menjadi dua buah berkas sinar, yaitu sinar biasa (tidak dibelokkan) dan sinar istimewa (dibelokkan) Fenomena ini pertama kali dicatat oleh erasmus Berthlinus pada tahun 1669) dan fenomena tersebut dinamakan pembiasan ganda (double refraction). d) Keping ¼ gelombang Polarisasi pada bahan birefringent ini dibuat dengan ketebalan tertentu sehingga dapat mengubah jenis polarisasi sinar dari sinar terpolrisasi linear menjadi sinar terpolarisasi lingkaran maupun sebaliknya. Hal ini dapat terjadi karena fasa berkas sinar O tertinggal 90 0 dari sinar E. 2.4 Aplikasi Polarisasi dalam kehidupan Salah satu penerapan penting dari proses polarisasi adalah Liquid Crystal Dsiplay (LCD). LCD digunakan dalam berbagai tampilan, dari mulai jam digital, layar kalkulator, hingga layar televise. LCD dapat diartikan alat peraga kristal cair, berisi dua filter polarisasi yang saling menyilang dan didukung oelh sebuah cermin. Biasanya polarisator yang saling menyilang menghalangi semua cahaya yang melewatinya. Namun, diantar kedua filter itu terdapat lapisan kristal cair. Selain energi listrik alat ini dipadamkan, kristalnya memutar sinar-sinar yang kuat dengan membentuk sudut 90 0. Sinar-sinar yang berputar itu kemudian dapat menembus filter (penyaring) bagian belakang. Kemudian sinar-sinar itu dipantulkan oleh cermin sehingga peraga (layar) tampak putih. Angka atau huruf pada peraga dengan menyatakan daerahdaerah kristal cair. Ini mengubah posisi kristal cair tersebut sehingga kristal-kristal tidak lagi memutar cahaya.
POLARISASI Polarisasi adalah suatu peristiwa perubahan arah getar gelombang pada cahaya yang acak menjadi satu arah getar; dari sumber lain mengatakan bahwa polarisasi adalah peristiwa penyerapan arah bidang getar dari gelombang. Polarisasi merupakan parameter penting yang menentukan kualitas gelombang elektromagnetik. Karena cahaya termasuk gelombang elektromagnetik, maka cahaya ini mempunyai medan listrik, E dan juga medan magnet, H yang keduanya saling beroscilasi dan saling tegak lurus satu sama lain, serta tegak lurus terhadap arah rambatan Gejala polarisasi hanya dapat dialami oleh gelombang transversal saja, sedangkan gelombang longitudinal tidak mengalami gejala polarisasi. Fakta bahwa cahaya dapat mengalami polarisasi menunjukkan bahwa cahaya merupakan gelombang transversal.
Polarisasi Gelombang
Pada umumnya, gelombang cahaya mempunyai banyak arah getar. Suatu gelombang yang mempunyai banyak arah getar disebut gelombang tak terpolarisasi, sedangkan gelombang yang memilki satu arah getar disebut gelombang terpolarisasi. Gejala polarisasi dapat digambarkan dengan gelombang yang terjadi pada tali yang
dilewatkan pada celah. Apabila tali digetarkan searah dengan celah maka gelombang pada tali dapat melewati celah tersebut. Sebaliknya jika tali digetarkan dengan arah tegak lurus celah maka gelombang pada tali tidak bisa melewati celah tersebut. Sinar alami seperti sinar Matahari pada umumnya adalah sinar yang tak terpolarisasi. Cahaya dapat mengalami polarisasi dengan berbagai cara, antara lain karena peristiwa pemantulan, pembiasan, bias kembar, absorbsi selektif, dan hamburan. 1. Polarisasi karena Pemantulan
Cahaya yang datang ke cermin dengan sudut datang sebesar 57 o, maka sinar yang terpantul akan merupakan cahaya yang terpolarisasi. Cahaya yang berasal dari cermin I adalah Cahaya terpolarisasi akan dipantulkan ke cermin. Apabila cermin II diputar sehingga arah bidang getar antara cermin I dan cermin II saling tegak lurus, maka tidak akan ada cahaya yang dipantulkan oleh cermin II. Peristiwa ini menunjukkan terjadinya peristiwa polarisasi. Cermin I disebut polarisator, sedangkan cermin II disebut analisator. Polarisator akan menyebabkan sinar yang tak terpolarisasi menjadi sinar yang terpolarisasi, sedangkan
analisator akan menganalisis sinar tersebut merupakan sinar
terpolarisasi atau tidak.
Polarisasi Gelombang Karena Pemantulan
2. Polarisasi karena Pemantulan dan Pembiasan
Berdasarkan hasil eksperimen yang dilakukan para ilmuwan Fisika menunjukkan bahwa polarisasi karena pemantulan dan pembiasan dapat terjadi apabila cahaya yang dipantulkan dengan cahaya yang dibiaskan saling tegak lurus atau membentuk sudut 90 o.
Di mana cahaya yang dipantulkan merupakan cahaya yang terpolarisasi sempurna, sedangkan sinar bias merupakan sinar terpolarisasi sebagian. Sudut datang sinar yang dapat menimbulkan cahaya yang dipantulkan dengan cahaya yang dibiaskan merupakan sinar yang terpolarisasi. Sudut datang seperti ini dinamakan sudut polarisasi (ip) atau sudut Brewster. Pada saat sinar pantul dan sinar bias saling tegak lurus (membentuk sudut 90 o) akan berlaku ketentuan bahwa : i + r = 90 o atau r = 90 o – i Dari hukum Snellius tentang pembiasan berlaku bahwa:
Polarisasi karena Pemantulan dan Pembiasan
3. Polarisasi karena Bias Kembar (Pembiasan Ganda)
Polarisasi karena bias kembar dapat terjadi apabila cahaya melewati suatu bahan yang mempunyai indeks bias ganda atau lebih dari satu, misalnya pada kristal kalsit. Cahaya yang lurus disebut cahaya biasa, yang memenuhi hukum Snellius dan cahaya ini tidak terpolarisasi. Sedangkan cahaya yang dibelokkan disebut cahaya istimewa karena tidak memenuhi hukum Snellius dan cahaya ini adalah cahaya yang terpolarisasi.
Polarisasi karena Bias Kembar (Pembiasan Ganda)
4. Polarisasi karena Absorbsi
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.
Polarisasi karena Absorbsi Selektif
5. Polarisasi karena Hamburan
Polarisasi cahaya karena peristiwa hamburan dapat terjadi pada peristiwa terhamburnya cahaya matahari oleh partikel-partikel debu di atmosfer yang menyelubungi Bumi. Cahaya matahari yang terhambur oleh partikel debu dapat terpolarisasi. Itulah sebabnya pada hari yang cerah langit kelihatan berwarna biru. Hal itu disebabkan oleh warna cahaya biru dihamburkan paling efektif dibandingkan dengan cahaya-cahaya warna yang lainnya.
Polarisasi karena Hamburan
6. Pemutaran Bidang Polarisasi
Seberkas cahaya tak terpolarisasi melewati sebuah polarisator sehingga cahaya yang diteruskan terpolarisasi. Cahaya terpolarisasi melewati zat optik aktif, misalnya larutan gula pasir, maka arah polarisasinya dapat berputar. Pemutaran Bidang Polarisasi
