POLARISASI

BAB II PEMBAHASAN

A.      Pengertian dan jenis Polarisasi

Polarisasi adalah keadaaan  (orientasi) bidang getar  dari   (medan listrik).  Cahaya yang erpolarisasi ( cahaya  alamiah) memiliki orinetasi E ke segala arah. Arah ini dapat diuraikan menjadi 2, yaitu komponen sejajar bidang jatuh dan tegak urus bidang jatuh dengan notasi  dan . Bidanga jatuh adalah bidang tempat sinar datang, sinar pantul, sianr bias, dan garis normal berada. Macam-macam polarisasi:

1.       Polarisasi Linear. Suatu gelombang dikatakan terpolarisasi linear bila gelombang tersebut hanya bergetar pada satu bidang getar (datar) yang di sebut juga bidang polarisasi. Po;arisasi linear juga disebut polarisasi bidang. Gelombang elelktromagnet yang terpolarisasi linear adlaah gelombang yang bidang tempat orientasi dari medan listrik magnetnya konstan, meskipun arah dan besar simpangan medannya berubah-ubah menurut fungsi waktu. Bidang tempat orientasi dari medan listrik ini kemudian disebut juga sebagai bidang getar. Bidang getar ini selalu dari terdiri dari vektor medan listrik ( ) juga memuat , yaitu vektor perambatan gelombang ( arah  sama dengan arah gerak gelombang). Andaikan kita mempunyai dua arah gelombang elektromagnetik yang harmonik dan terpolarisasi linear,  bergerak di dalam medium yang sama padsebuah ruangan dengan arah rambat yang sama, maka kedua vektor  tersebut akan memebentuk gelombang resultan yang terpolarisasi linear pula. Sebaliknya jika kedua gelombang elektromagnetik tersebut mempunyai arah vektor medan  yang saling tegal lurus , resultan kedua gelombang tersebut dapat terpolarisasi linear ataupun tidak linear. Kita pandang vektor-vektor optik () dalam bentuk

Dengan  adalah beda fase relatif antara kedua gelombang itu,  dan kedua gelombang itu merambat dalam arah .  dan  adalah vektor satuan pada arah positif sumbu y dan z. Resultan dari kedua gelombang tersebut adalah:

Sekarang kita bekerja dengan komponen  yaitu dan  tanpa tanda vektor.

ü  ,berarti dan memiliki fase yang sama maka

, untuk m=0

Apabila persamaan  dibagi persamaan akan diperoleh

Jika  sejajar sumbu z dan  sejajar sumbu y, persamaan gelombang resultannya adalah:

ü  . Berarti  dan berlawanan fase ().

, untuk m=0

Jika  dibagi  akan diperoleh

Persamaan gelombang resultannyadalh:

2.       Polarisasi lingkaran. Apabila gelombang memiliki amplitudo tetap, tetapi arah medan beruabh-ubah. Polarisasi ini terjadi apabila dua gelombang dengan amplitudo yang sama bersuperposisi. Apabila vektor kedua optik pada persamaan sebelumnya memiliki amplitudo yang sama besar yaitu , dan beda fase  untuk m= 0,1,2,.... atau  merupakan kelipatan ganjil dari .

ü  , untuk m=0, persamaan gelombang resultannya

Dengan komponen,

, maka . Jadi, , kuadratkan menjadi

ü  , untuk m=0. Persamaan gelombang resultanya:

Dengan komponen:

Maka

Jadi,. Dikuadratkn menjadi

Tepat sama dengan

Kedua gelombang resultan dengan  memiliki perbedaan arah putar. Besar amplitudo tetap, tetapi arah putarnya berlawanan. Untuk  arah putar berlawanan jarum jam, sedangkan untuk  arah putarnya searah jarum jam. Arah ini dilihat pada proyeksi yang dibuat di x=0 dan arah rambat gelombang pada arah x positif ke arah pengamat.

3.       Polarisasi Elips.sama seperti polarisasi lingkaran, tetapi dengan amplitudo tidak selalu sama besar.

B.      Polarisasi pada pemantulan dan pembiasan (Refleksi dan refraksi)

                Hukum snellius untuk refleksi dan refraksi memberikan keterangan mengeenaiarah dari sinar-sinar refleksi dan refraksi. Akan tetapi hukum tersebut tidak dapt menerangkan apa-apa mengenai intensitas dari sinar-sinar refleksi dan refraksi. Hal ini dapat diterangkan dengan baik dengan menggunaka hukum Maxwell yang kemudian diturunkan menjadi persamaan Fresnel.

                Pada tahun 1809, Malus menemukan bahwasanya cahaydapt dibuat terpolarisasi sempurna atau sebagian dengan cara refleksi. Gambar di bawah in menunjukkan bahwa sinar tidak terpolarisasi jatuh pada permukaan gelas, maka vektor dari tiap rambatan gelombang (gelombang datang, gelombang refleksi, dan gelombang refraksi) dapat kita uraikan atas dua komponennya, yang tegak lurus pada bidang jatuh dan yang yang lain sejajar dengan bidang jatuh (cukup dua arah ini yang kita pandang).

Pada bahasan sebelumnya telah diuraikan secara rinci mengenai bermacam-macma harga koefisienamplitudo. Ada hal menarik yang kita lewatkan saat itu yaitu harga . Apakah artinya ? Bila harga , ini berarti tidak ada komponen  dari sinar refleksi yang sejajar pada bidang jatuh. Jadi sinar refleksi hanya terdiri dari vektor  yang terletak pada satu bidang getar saja( tegak lurus bidang jatuh). Sinar refleksi  adalah sinar yang terpolarisasi linear sempurna. Perisiwa ini disebut polarisasi karena refleksi. Telah diketahui bahwa mencaai nol, baik untuk  ataupun  jika terhadap hubungan:

Dari hukum Snellius,

Maka

Sudut i dengan  disebut sudut polarisasi, diberi notasi . Jadi,

Persamaan terakhir ini dikenal juga sebagai “hukum Brewster”; sudut polarisasi disebut juga sudut Brewster.

C.      Polarisasi Karena Pembiasan Ganda

                Jika berkas kaca dilewatkan pada kaca, kelajuan cahaya yang keluar akan sama ke segala arah. Hal ini karena kaca bersifat homogen, indeks biasnya hanya memiliki satu nilai. Namun, pada bahan-bahan kristal tertentu misalnya kalsit dan kuarsa, kelajuan cahaya di dalamnya tidak seragam karena bahan-bahan itu memiliki dua nilai indeks bias (birefringence).

                Cahaya yang melalui bahan dengan indeks bias ganda akan mengalami pembiasan dalam dua arah yang berbeda. Sebagian berkas akan memenuhi hukum Snellius (disebut berkas sinar biasa), sedangkan sebagian yang lain tidak memenuhi hukum Snellius (disebut berkas sinar istimewa).

D.      Polarisasi karena absorbsi selektif

                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.

                Seberkas cahaya alami menuju ke polarisator. Di sini cahaya dipolarisasi secara vertikal yaitu hanya komponen medan listrik E yang sejajar sumbu transmisi. Selanjutnya cahaya terpolarisasi menuju analisator. Di analisator, semua komponen E yang tegak lurus sumbu transmisi analisator diserap, hanya komponen E yang sejajar sumbu analisator diteruskan. Sehingga kuat medan listrik yang diteruskan analisator menjadi:

Jika cahaya alami tidak terpolarisasi yang jatuh pada polaroid pertama (polarisator) memiliki intensitasmaka cahaya terpolarisasi yang melewati polarisator adalah:

Akan tetapi, jika cahaya dilewatkan pada polalisator dan analisator yang dipasang bersilangan, tidak ada intensitas cahaya yang melewati analisator. Secara umum, intensitas yang dilewati analisator adalah

Dengan I2 adalah intensitas cahaya yang lewat analisator. I0 adalah intensitas awal seblummaasukpolalisator dan θ adalah sudut antara arah polarisasi polalisator dan arah polarisasi analisator. Jika keduanya sejajar, θ = 0. jika keduanya saling bersilangan,  θ = 90°.

E.       Polarisasi Karena Hamburan

                Hamburan (scattering) adalah peristiwa pancaran gelombang elektromagnetik dari getaran elektron-elektron suatu medium yang dikenai cahaya. Cahaya yang dihamburkan in adalah resultan dari gelombangyang datang dari radiasi elektron. Gelombang resultan ini mempunyai intensitas maksimum pada arah gelombang datang. Pada arah ke samping berkurang sekali intensitasnya. Jika cahaya merambat dalam gas, lebih banyak hamburan ke samping sebab elektron-elektron gas yang bergetar berjarak besar satu sama lain dan tidak terikat seperti pada benda rigid. Jadi elektron dalam gas berdiri sendiri tidak saling bergantung. Cahaya yang dihamburkan kesamaping oleh partikel gas terpolarisasi sebagian atau seluruhnya sekalipun cahaya yang datang tidak terpolarisasi.

Perhatikana gambar di atas. Di a ada elektron yang begetar karena dikenai gelombang cahaya alamiah dari bawah. Seorang pengamat di b menerima radiasi elektron dengan vektor E tegak lurus bidang gambar, jadi terpolarisasi linear(). Sebab semua komponen tegak lurus sampai di b, sedangkan pengmaat di c dan d menerima gelombang terpolarisasisebagaian; karena dari a kedua komponen sampai juga di c dan d. Pengmat yang melihat cahaya yang diteruskan atau dihamburkan ke belakang tidakdapat mengamati efek polarisasi apapun karena kedua komponen akan memancar sama banyak pada kedua arah ini. Contohnya adalah hamburan sinar matahari oleh molekul-molekul atmosfer bumi. Jika tidak ada atmosfer, langit akan nampak hitam kecuali jika kita melihat langsung ke arah matahari. Jika amati langit yang tidak berawan dengan sebuah polarisator, maka paling tidak cahayanya akan terpolarisasi sebagian. Cahaya yang dihamburkan langit in didominasi oleh warna biru, maka dari itu warna langit yang cerah adlah biru. Dan warna langit senja hari didominasi warna merah sehingga langit berwarna meah. Frekuensi warna biru adalah sesuai dengan frekuensi dari getaran elektron dan koponen yang tegak lurus ( dilihat dari b) . sedangkan pada tempat-tempat yang miring, terdapat campuran komponen sehingga warna berkurang, semakin miring ke bawah makin ke arah frekuensi warna merah.s

BAB III KESIMPULAN

1.       Polarisasi adalah keadaaan  (orientasi) bidang getar  dari  (medan listrik), Cahaya yang terpolarisasi ( cahaya  alamiah) memiliki orinetasi E ke segala arah.

2.       Arah ini dapat diuraikan menjadi 2, yitu komponen sejajar bidang jatuh dan tegak urus bidang jatuh dengan notasi  dan .

3.       Hukum snellius untuk refleksi dan refraksi memberikan keterangan mengeenaiarah dari sinar-sinar refleksi dan refraksi. Akan tetapi hukum tersebut tidak dapt menerangkan apa-apa mengenai intensitas dari sinar-sinar refleksi dan refraksi.

4.       Pada bahan-bahan kristal tertentu misalnya kalsit dan kuarsa, kelajuan cahaya di dalamnya tidak seragam karena bahan-bahan itu memiliki dua nilai indeks bias (birefringence).

5.       Jika berkas kaca dilewatkan pada kaca, kelajuan cahaya yang keluar akan sama ke segala arah.

6.       Hamburan (scattering) adalah peristiwa pancaran gelombang elektromagnetik dari getaran elektron-elektron suatu medium yang dikenai cahaya.

DAFTAR PUSTAKA

Sarojo,Ganijanti Aby.2011.Gelombang dan Optik.Jakarta:SalembaTeknika

Halliday,David.1984.Physics.Bandung: Erlangga

Kartina,Tien.2011.Polarisasi Cahaya.http://skp.unair.ac.id/repository/Guru-Indonesia/PolarisasiCahaya_TienKartina_11162.pdf