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 atau terkutub artinya memiliki satu arah getar tertentu saja, seperti pada gambar berikut :
Simbol ahaya alami, yang bukan sinar terpolarisasi adalah gambar sbb:
atau
Cahaya terpolarisasi didapatkan dengan cara sbb :
!. Polarisasi Karena Pemantulan "erkas sinar alami #sinar #sinar yang belum terpolarisasi$ terpolarisasi$ dijatuhkan dari medium udara, ke medium kaca #cermin datar$. %engan sudut datang i & '(o, maka sinar yang dipantulkan sudah terpolarisasi, seperti pada gambar berikut:
). Polarisasi Karena Pemantulan dan Pembiasan
"erkas Sinar alami melalui suatu medium kaca,akan dipantulakna dan dibiaskan. Sinar perpolarisasi bila sudut pantuk dan sudut bias membentuk sudut *+, seperti pada gambar brikut :
%ari peristiwa pemantulan dan pembiasan akan diperoleh umus Brewster, Sbb : ip - r & *o, r & *+ ip n)/n! & sin ip/sin r & sin ip/sin #*+ip$ & sin ip/cos ip & tg ip n)/n! & tg ip 0. Polarisasi karena penyerapan selektif. Polarisasi dengan penyerapan selektif diperoleh dengan memasang dua buah polaroid, yaitu Polarisator dan 1nalisator. Polarisator ber2ungsi untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi,
sedangkan 1nalisator untuk mengetahui apakah cahaya sudah terpolarisasi atau belum, seperti pada gambar berikut
Polarisasi adalah peristiwa penyerapan arah bidang getar dari gelombang. Gejala polarisasi hanya dapat dialami oleh gelombang transversal saja, sedangkan gelombang longitudinal tidak mengalami gejala polarisasi. 3akta bahwa cahaya dapat mengalami polarisasi menunjukkan bahwa cahaya merupakan gelombang transversal. 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. 1pabila 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 4atahari pada umumnya adalah sinar yang tak terpolarisasi. ahaya dapat mengalami polarisasi dengan berbagai cara, antara lain karena peristiwa pemantulan, pembiasan, bias kembar, absorbsi selekti2, dan hamburan. 1 Polarisasi karena Pe!antulan ahaya yang datang ke cermin dengan sudut datang sebesar '(o, maka sinar yang terpantul akan merupakan cahaya yang terpolarisasi. ahaya yang berasal dari cermin 5 adalah cahaya terpolarisasi akan dipantulkan ke cermin. 1pabila cermin 55 diputar sehingga arah bidang getar antara cermin 5 dan cermin 55 saling tegak lurus, maka tidak akan ada cahaya yang dipantulkan oleh cermin 55. Peristiwa ini menunjukkan terjadinya peristiwa polarisasi. ermin 5 disebut polarisator, sedangkan cermin 55 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 karena Pe!antulan #an Pe!biasan
"erdasarkan hasil eksperimen yang dilakukan para ilmuwan 3isika menunjukkan bahwa polarisasi karena pemantulan dan pembiasan dapat terjadi apabila cahaya yang dipantulkan dengan cahaya yang dibiaskan saling tegak lurus atau membentuk sudut *+o. %i 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 "rewster. Pada saat sinar pantul dan sinar bias saling tegak lurus #membentuk sudut *+o$ akan berlaku ketentuan bahwa : i6 r & *+o atau r & *+o i %ari hukum Snellius tentang pembiasan berlaku bahwa :
$ Polarisasi karena Bias Ke!bar (Pe!biasan Gan#a)
Polarisasi karena bias kembar dapat terjadi apabila cahaya melewati suatu bahan yang mempunyai indeks bias ganda atau lebih dari satu, misalnya pada kristal kalsit. ahaya 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 Absorbsi
Selekti2 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 selekti2. Polaroid banyak digunakan dalam kehidupan seharihari, antara lain untuk pelindung pada kacamata dari sinar matahari #kacamata sun glasses$ dan polaroid untuk kamera. & Polarisasi karena 'a!buran
Polarisasi cahaya karena peristiwa hamburan dapat terjadi pada peristiwa terhamburnya cahaya matahari oleh partikelpartikel debu di atmos2er yang menyelubungi "umi. ahaya matahari yang terhambur oleh partikel debu dapat terpolarisasi. 5tulah sebabnya pada hari yang cerah langit kelihatan berwarna biru. 7al itu disebabkan oleh warna cahaya biru dihamburkan paling e2ekti2 dibandingkan dengan cahayacahaya warna yang lainnya. Pe!utaran Bi#ang Polarisasi Seberkas cahaya tak terpolarisasi melewati sebuah polarisator sehingga cahaya yang diteruskan terpolarisasi. ahaya terpolarisasi melewati 8at optik akti2, misalnya larutan gula pasir, maka arah polarisasinya dapat berputar.
A Polarisasi a*a+a 9ersi "ahasa 5nggris #klik disini$ Sebagai gelombang transversal, cahaya dapat mengalami polarisasi. Polarisasi cahaya dapat disebabkan oleh empat cara, yaitu re2leksi #pemantulan$, absorbsi #penyerapan$, pembiasan #re2raksi$ ganda dan hamburan.
1 Polarisasi karena re,leksi Pemantulan akan menghasilkan cahaya terpolarisasi jika sinar pantul dan sinar biasnya membentuk sudut *+o. 1rah getar sinar pantul yang terpolarisasi akan sejajar dengan bidang pantul. leh karena itu sinar pantul tegak lurus sinar bias, berlaku i p + r = 90° atau r = 90° – i p . %engan demikian, berlaku pula
Jadi, diperoleh persamaan
%engan n2 adalah indeks bias medium tempat cahaya datang n1 adalah medium tempat cahaya terbiaskan, sedangkan i p adalah sudut pantul yang merupakan sudut terpolarisasi. Persamaan di atas merupakan bentuk matematis dari 7ukum "rewster.
Gambar !. Polarisasi karena re2leksi
" Polarisasi karena absorbsi selekti,
Gambar ). Skema polarisasi selekti2 menggunakan 2ilter polaroid. 7anya cahaya dengan orientasi sejajar sumbu polarisasi polaroid yang diteruskan. Polarisasi jenis ini dapat terjadi dengan bantuan kristal polaroid. "ahan polaroid bersi2at meneruskan cahaya dengan arah getar tertentu dan menyerap cahaya dengan arah getar yang lain. ahaya yang diteruskan adalah cahaya yang arah getarnya sejajar dengan sumbu polarisasi polaroid.
Gambar 0. %ua buah polaroid, polaroid pertama disebut polarisator dan polaroid kedua disebut analisator dengan sumbu transmisi membentuk sudut ; Seberkas cahaya alami menuju ke polarisator. %i sini cahaya dipolarisasi secara vertikal yaitu hanya komponen medan listrik < yang sejajar sumbu transmisi. Selanjutnya cahaya terpolarisasi menuju analisator. %i analisator, semua komponen < yang tegak lurus sumbu transmisi analisator diserap, hanya komponen < yang sejajar sumbu analisator diteruskan. Sehingga kuat medan listrik yang diteruskan analisator menjadi: E 2 = E os ! Jika cahaya alami tidak terpolarisasi yang jatuh pada polaroid pertama #polarisator$ memiliki intensitas " 0, maka cahaya terpolarisasi yang melewati polarisator adalah: " 1 = # " 0
ahaya dengan intensitas " 1 ini kemudian menuju analisator dan akan keluar dengan intensitas menjadi: " 2 = " 1 os2! = # " 0 os2!
$ Polarisasi karena -e!biasan gan#a Jika berkas kaca dilewatkan pada kaca, kelajuan cahaya yang keluar akan sama ke segala arah. 7al ini karena kaca bersi2at homogen, indeks biasnya hanya memiliki satu nilai. =amun, pada bahanbahan kristal tertentu misalnya kalsit dan kuarsa, kelajuan cahaya di dalamnya tidak seragam karena bahanbahan itu memiliki dua nilai indeks bias #birefringene$. ahaya yang melalui bahan dengan indeks bias ganda akan mengalami pembiasan dalam dua arah yang berbeda. Sebagian berkas akan memenuhi hukum Snellius #disebut berkas sinar biasa$, sedangkan sebagian yang lain tidak memenuhi hukum Snellius #disebut berkas sinar istimewa$.
Gambar >. Skema polarisasi akibat pembiasan ganda.
% Polarisasi karena *a!buran Jika cahaya dilewatkan pada suatu medium, partikelpartikel medium akan menyerap dan memancarkan kembali sebagian cahaya itu. Penyerapan dan pemancaran kembali cahaya oleh partikelpartikel medium ini dikenal sebagai 2enomena hamburan.
Pada peristiwa hamburan, cahaya yang panjang gelombangnya lebih pendek cenderung mengalami hamburan dengan intensitas yang besar. 7amburan ini dapat diamati pada warna biru yang ada di langit kita.
Gambar '. ?arna biru langit akibat 2enomena po larisasi karena hamburan Sebelum sampai ke bumi, cahaya matahari telah melalui partikelpartikel udara di atmos2er sehingga mengalami hamburan oleh partikelpartikel di atmos2er itu. leh karena cahaya biru memiliki panjang gelombang lebih pendek daripada cahaya merah, maka cahaya itulah yang lebih banyak dihamburkan dan warna itulah yang sampai ke mata kita. Soal.
!. Suatu cahaya tak terpolarisasi mengenai polaroid pertama dengan intensitas 5+. @entukan intensitas cahaya yang keluar dari sistem polaroid, yang terdiri dari dua buah polaroid, jika kedua sudut antara kedua sumbu transmisi adalah 0+oA #kunci jawaban$ ). Suatu sumber cahaya terang dipandang melalui dua lembar polaroid yang arah sumbu polarisasinya mulamula sejajar. Jika : a$ 4elalui sudut berapakah salah satu polaroid harus diputar untuk mengurangi amplitudo getaran medan listrik yang diamati menjadi setengah dari nilainya semula. b$ 1pakah pengaruh sudut salah satu polaroid terhadap intensitas cahaya yang diteruskan. c$ 4elalui sudut berapakah salah satu polaroid harus diputar untuk mengurangi intensitas cahaya yang diteruskan menjadi setengah dari nilainya semula. 0. Suatu berkas cahaya monokromatis tak terpolarisasi dating pada bidang batas udarakaca dengan indeks bias relative !,'+. 7itung sinus sudut dating yang menghasilkan sinar pantul terpolarisasi linierA >. Betika cahaya dating dari udara ke kaca, sudut polarisasi adalah '(o. berapakah besar sudut polarisasi untuk bidang batas yang sama tetapi cahaya dari kaca ke udaraC
no >. 00 derajat &D *+ip DD *+ E '(& 00 4engapa langit berwarna biruC Sebuah berawan hari waktu yang jelas langit adalah biru karena molekulmolekul di udara menyebarkan cahaya biru dari matahari lebih dari yang mereka menghamburkan cahaya merah. Betika kita melihat ke arah matahari saat matahari terbenam, kita melihat warna merah dan oranye karena cahaya biru telah tersebar dan jauh dari garis pandang. ahaya putih dari matahari adalah campuran dari semua warna pelangi. 7al ini ditunjukkan oleh 5saac =ewton, yang menggunakan prisma untuk memisahkan berbagai warna dan berbagai bentuk spektrum. ?arna cahaya dibedakan oleh panjang gelombang yang berbeda mereka. "agian terlihat dari spektrum berkisar antara lampu merah dengan panjang gelombang sekitar ()+ nm, untuk ungu dengan pan jang gelombang sekitar 0F+ nm, dengan oranye, kuning, hijau, biru dan nila antara. Betiga jenis reseptor warna dalam retina mata manusia merespon paling kuat untuk merah, hijau dan biru panjang gelombang, memberikan kita penglihatan warna kita.
