Polarisasi

1. Pengertian Polarisasi

     Jenis gelombang yang dapat mengalami fenomena polarisasi hanyalah gelombang transversal. Dengan demikian, gelombang elektromagnetik pun dapat dipolarisasikan karena gelombang-gelombang penyusunnya,yakni komponen medan magnet dan komponen medan listriknya mempunyai sifat umum seperti gelombang transversal. Karena cahaya termasuk gelombang elektromagnetik maka gelombang cahaya juga dapat mengalami polarisasi. Polarisasi cahaya dapat terjadi karena 4 faktor, yaitu refleksi(pemantulan), refraksi(pembiasan) ganda, absorpsi(penyerapan), dan hamburan.

     Untuk melakukan polarisasi cahaya kita memerlukan bahan yang berfungsi sebagai polarisator dan analisator. Teknik ini menggunakan prinsip polarisasi karena cahaya absorpsi. Ketika cahaya normal melewati bahan polarisator maka gelombangnya akan terpolarisasi ke satu arah/bidang saja. Hal ini terjadi jika gelombang cahaya dengan vector medan listrik Ē sejajar dengan arah gerak. Ketika sudut analisator diubah dari 0⁰ ke 90⁰ maka intensitas gelombang menurun. Cahaya tidak dapat melewati analisator jika diputar hingga sudut 90⁰. 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;  E₂=E cos θ. Jika cahaya alami tidak terpolarisasi yang jatuh pada Polaroid pertama memiliki intensitas I₀, maka cahaya terpolarisasi yang melewati polarisator adalah; I₁ = ½ I₀. Cahaya dengan intensitas I₁ ini kemudian menuju analisator dan akan keluar dengan intensitas menjadi; I₂ = i₁ cos 2θ

     Pada gelombang elektromagnetik, polarisasi tidak hanya dapat dilakukan menggunakan Polaroid tetapi juga dapat terjadi melalui pembiasan dari satu medium ke medium lainnya. Hal ini juga disebut polarisasi karena pembiasan. Cahaya yang melalui bahan dengan indeks bias ganda akan mengalami pembiasan dalam 2 arah yang berbeda.

     Polarisasi dapat terjadi karena pemantulan atau refleksi. Cahaya alamiah yang tidak terpolarisasi, jika dijauhkan dari udara ke permukaan air sebagian akan dibiaska dengan sudut bias r, dan sebagian akan dipantulkan dengan sudut pantul i. Pada sudut datang tertentu sinar pantul akan mengalami polarisasi. Pada saat itu sudut datangnya dinamakan sudut Webster. Secara umum dapat dirumuskan dengan tg i_p  = n1 . jika cahaya dijatuhkan pada permukaan kaca yang indeks biasnya n_k, maka sudut polarisasinya adalah tg I_p = n_k .

     Jika cahaya dilewatkan pada suatu medium, partikel-partikel medium akan menyerap dan memancarkan kembali sebagian cahaya itu. Penyerapan dan pemancaran kembali cahaya oleh partikel-partikel medium ini dikenal sebagai fenomena hamburan. Pada peristiwa hamburan cahaya yang panjang gelombangnya lebih pendek cenderung mengalami hamburan dengan intensitas yang besar, hamburan ini dapat diamati pada warna biru yang ada di langit kita.

2. Contoh soal Polarisasi

1.       Suatu zat terletak didalam air dengan indeks bias n1= 4/3. Seberkas sinar yang mengenai zat ini akan mengalami polarisasi. Jika sinar datang dengan sudut polarisasi 60⁰. Hitung berapa besar indeks bias zat n2?

Jawab:

Tan 1 = n2

n2 = n1 tan θ

n2 = 4/3 tan 60

n2 = 4/3

n2 = 4/3

2.       Dua buah Polaroid menghasilkan intensitas cahaya yang diamati mata I₂=1/4 I₁. Jika I₁ adalah intensitas yang dilewatkan polarisator P1, tentukan besar sudut yang dibentuk sumbu polarisator P1 dan sumbu analisator P21

Jawab:

I₂ = I₁ cos θ

¼I₁ = I₁ cosθ

¼ = cos θ

θ = 60⁰