21

Click here to load reader

Perbaikan polarisasi

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Polarisasi untuk universitas

Citation preview

Page 1: Perbaikan polarisasi

POLARISASI CAHAYA

2.3.1 Pendahuluan

Cahaya merupakan gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik adalah suatu gelombang yang terdiri atas getaran-getaran vektor medan listrik (E) dan vektor medan magnet (B) yang saling tegal lurus satu sama lain. Baik vektor medan listrik maupun vektor medan magnet, keduanya tegak lurus terhadap arah perambatannya. Karena kuat medan listrik jauh lebih besar daripada kuat medan magnet (ingat E=cB), untuk penyederhanaan gelombang cahaya hanya digambarkan berupa gelombang medan listrik saja.

Berdasarkan peristiwa interferensi dan difraksi, dapat disimpulkan bahwa cahaya merupakan gejala gelombang. Peristiwa interferensi dan difraksi tersebut belum dapat menunjukkan bagaiamana bentuk gelombang cahaya, apakah gelombang cahaya berbentuk transversal ataukah longitudinal. Fenomena yang mampu menunjukkan bahwa gelombang cahaya merupakan gelombang transversal adalah polarisasi cahaya.

Gambar 2.22. Gelombang elektromagnetik, vektor medan listrik E tegak lurus vektor medan magnet B, dan keduanya tegak lurus arah rambatan.

Gelombang transversal seperti pada Gambar 2.22. dinamakan terpolarisasi bidang, artinya getaran vektor adalah sejajar satu sama lain untuk semua titik di dalam gelombang tersebut. Disetiap titik, vektor E yang bergetar dan arah rambat membentuk suatu bidang datar.

Pada cahaya alami, vektor medan listrik bergetar ke segala arah secara acak sehingga cahaya alami dikatakan tek-terpolarisasi. Cahaya tak-terpolarisasi dapat digambarkan seperti Gambar 2.23. sebagai berikut.

Page 2: Perbaikan polarisasi

a) Tampak samping

b) Tampak depan c)Tampak depan (gambar disederhanakan)

Gambar 2.23. Gelombang cahaya tak terpolarisasi

Gambar 2.23. a memperlihatkan getaran-getaran vektor medan listrik yang terjadi secara acak ke segala arah terhadap arah perambatannya. Agar lebih sederhana, pada Gambar 2.23. a hanya dilukiskan tiga arah getar saja. Apabila dilihat dari arah depan, getaran-getaran vektor medan listrik tersebut tampak seperti Gambar 2.23. b.

Gelombang pada Gambar 2.23.b dapat disederhanakn lagi dengan cara memproyeksikan arah getar medan-medan listriknya ke sumbu x dan sumbu y. Hasilnya berupa gelombang yang getarannya merambat menurut bidang vertikal YOZ dan bidang horizontal XOZ. Apabila dilihat dari arah depan, gelombang ini akan tampak seperti Gambar 2.23. c.

Gambar 2.24 adalah cara umum untuk menggamabarkan getaran-getaran vektor medan listrik pada cahaya tak terpolarisasi.

Page 3: Perbaikan polarisasi

a) b) c)

Gambar 2.24. a,b,c merupakan bentuk penyederhanaan gelombang cahaya tak terpolarisasi . a) Gelombang cahaya tak-terpolarisasi, b) Arah getar vektor medan listrik pada cahaya tak-terpolarisasi (tamapak samping) dan c) Arah getar vektor

medan listrik pada cahaya tak-terpolarisasi (tamapak depan).

Gambar 2.24. a. memperlihatkan gelombang cahaya tak-terpolarisasi. Getaran-getaran vektor medan listrik terjadi pada arah bidang vertikal dan horisontal. Gambaran gelombang ini dapat disederhanakan menjadi Gambar 2.24. b. Titik-titik pada Gambar 2.24. b menunjukkan bahwa getaran vektor medan listrik pada bidang horisontal (tegak lurus terhadap bidang gambar), sedangkan anak panah menunjukkan getaran medan listrik vertikal (sejajar terhadap bidang gambar). Bila dilihat dari arah depan, getaran-getaran vektor medan listrik terlihat seperti Gambar 2.24. c.

Gambar 2.25 berikut ini menggambarkan gelombang cahaya terpolarisasi bidang

a) b) c)

Page 4: Perbaikan polarisasi

d) e) f)

Gambar 2.25. a, b, c, d, e, f merupakan bentuk penyederhanaan gelombang cahaya terpolarisasi

a) Gelombang cahaya yang terpolarisasi linier pada arah vertikal

b) Arah getar vektor medan listrik pada cahaya yang terpolarisasi linier pada arah vertikal (tampak samping)

c) Arah getar vektor medan listrik pada cahaya terpolarisasi linier pada arah vertikal (tampak depan)

d) Gelombang cahaya yang terpolarisasi linier pada arah horisontal

e) Arah getar vektor medan listrik pada cahaya yang terpolarisasi linier pada arah horisontal (tampak samping)

f) Arah getar vektor medan listrik pada cahaya terpolarisasi linier pada arah horisontal (tampak depan)

Gambar 2.25 memperlihatkan gelombang yang terpolarisasi linier. Gelombang cahaya yang terpolarisasi linier. Gelombang cahaya yang terpolarisasi linier pada arah vertikal (Gambar a) dapat disederhanakan menjadi Gambar b. Getaran-getaran medan listriknya hanya terjadi pada arah sejajar dengan bidang gambar yang ditunjukkan oleh anak panah. Bila dilihat dari arah depan, getaran-getaran vektor medan listrik tersebut digambarkan seperti Gambar c. Gambar d memperlihatkan gelombang cahaya yang terpolarisasi linier pada araha horisontal. Gelombang ini dapat disederhanakan menjadi seperti Gambar e. Titik-titik pada Gambar e tersebut menunjukkan bahwa getaran-getaran medan listriknya yang hanya terjadi pada arah horisontal (sejajar terhadap bidang kertas). Bila dilihat dari arah depan, getaran-getaran medan listrik tersebut digambarkan seperti Gambar f.

2.3.2. Cara Membuat Cahaya Terpolarisasi

Terjadinya cahay terpolarisasi dapat disebabkan oleh peristiwa penyerapan selektif, peristiwa pemantulan dan pembiasan, peristiwa bias rangkap, dan peristiwa hamburan.

A. Polarisasi oleh Penyerapan Selektif

Cahaya terpolarisasi dapat dihasilkan dengan mmelewatkan berkas cahaya tak-terpolarisasi melalui suatu bahan polaroid. Bahan polaroid sering digunakan untuk kaca mata pelindung sinar matahari (sun-glasses) dan pada filter polarisasi lensa kamera. Bahan polaroid mempunyai sumbu polarisasi . Sumbu polarisasi sari suatu bahan polaroid disebut sumbu mudah. Untuk selanjutnya, kita gunakan istilah sumbu mudah untuk menyatakan sumbu polarisasi. Suatu polaroid ideal akan meneruskan semua komponen vektor medan listrik yang sejajar terhadap sumbu mudah dan menyerap semua komponen vektor medan listrik yang tegak lurus terhadap sumbu mudah. Sifat seperti ini disebut sifat dikroik.

Page 5: Perbaikan polarisasi

E

Polarisator

Analisator

Fotosel

Cahaya tak terpolarisasi Polaroid Cahaya terpolarisasi

Gambar 2.26. Absorbsi selektif oleh bahan polaroid

Gambar 2.26 memperlihatkan cahaya tak-terpolarisasi yang dilewatkan pada sebuah keping polaroid dengan sumbu mudah yang berarah vertikal. Keping polaroid tersebut meloloskan komponen vektor medan listrik yang bergetarsejajar dengan arah ini, dan menyerap komponen vektor medan listrik yang tegak lurus terhadap arah ini. Dengan demikian, intensitas berkas cahaya yang diloloskan oleh keping polaroid adalah sebesar setengah dari intensitas mula-mula. Cahaya yang keluar dari polaroid merupakan cahaya terpolarisasi.

Jika melihat kertas putih dengan suatu polaroid, misalnya dengan kacamata polaroid, maka kertas akan tampak agak kelabu. Hal ini disebabkan kkarena separuh dari intensitas cahaya tak terpolarisasi yang datang dari kertas diserap oleh polaroid.

Dengan menggunakan dua buah polaroid, dapat dilakukan percobaan berikut. Dua buah polaroid digunakan untuk melihat cahaya dari lampu pijar. Kedua polaroid diletakkan berjajar satu dengan yang lain. Denga memutar salah satu polaroid, akan didapatkan bahwa pada suatu posisi tertentu cahaya lampu tampak gelap. Keadaan ini terjadi jika sumbu mudah kedua polaroid ini tegak lurus satu sama lain. Dikatakan bahwa kedua sumbu mudah polaroid ini saling bersilang. Jika sumbu mudah kedua polaroid saling sejajar, hampir seluruh cahaya yang datang dari polaroid pertama diteruskan oleh polaroid kedua.

Gambar 2.27. Desain percobaan untuk menganalisis cahaya terpolarisasi

Cahaya datang

Page 6: Perbaikan polarisasi

Gambar 2.27 memperlihatkan dua buah keping polaroid. Keping polaroid pertama berfungsi untuk membuat agar cahaya terpolarisasi linier, sehingga disebut polarosator. Keping polarisator kedua berfungsi untuk menganalisis arah atau macam polarisasi yang dihasilkan oleh polaroid pertama, sehingga disebut analisator.

Adapun penjelasan dari percobaan tersebut adalah sebagai berikut. Seberkas cahaya alami dilewatkan melalui polisator. Oleh polisator, cahaya dipolarisasikan dalam arah vertikal yaitu hanya komponen vektor medan listrik yang sejajar dengan sumbu mudah polarisator saja yang dilewatkan. Cahaya terpolarisasi kemudian dilewatkan melalui analisator. Antara sumbu mudah polarisator dengan sumbu mudah analisator membentuk sudut sebesar . Oleh analisator, semua komponen vektor medan listrik yang tegak lurus sumbu mudah analisator diserap, hanya komponen vektor medan listrik yang sejajar sumbu mudah analisator yang diteruskan.

Seperti yang telah kita ketahui, cahaya alami dengan berbagai arah getar vektor medan listrik dapat diwakili oleh resultan dari dua komponen vektor medan listrik yang saling tegak lurus. Karena komponen vektor medan listrik yang tegak lurus sumbu mudah analisator diserap, hanya komponen vektor medan listrik yang tegak lurus sumbu mudah analisator diserap, hanya komponen vektor medan listrik yang sejajar sumbu mudah analisator yang diteruskan, maka intensitas yang diteruskan oleh polarisator adalah setengah dari intensitas cahaya mula-mula. Jika intensitas cahaya mula-mula(cahaya alami tak-terpolarisasi) adalah I 0, maka intensitas cahaya terpolarisasi linier (pada arah sumbu y) yang

diteruskan oleh polarisator akan memiliki intensitas I 1yaitu sebesar

I 1=12

I0r

Cahaya dengan intensitas I 1 ini kemudian dilewatkan pada analisator. Intensitas

berkas cahaya yang keluar dari analisator (I 2) bergantung pada komponen vektor medan listrik yang datang menuju analisator. Hanya komponen vektor medan listrik yang sejajar dengan sumbu mudah analisator saja yang diteruskan, sementara arah yang lainnya diserap.

Adapun persamaan untuk mementukan besarnya intensitas cahaya yang keluar dari analisator dapat diperoleh dengan cara sebagai berikut.

Page 7: Perbaikan polarisasi

Sumbu mudah polarisator

Sumbu mudah Analisator

Gambar 2.28. jika analisator membuat sudut θ terhadap polarisator, maka medan listrik yang dapat melewati analisator adalah proyeksi vektor E terhadap sumbu

mudah analisator

Gambar 2.28 memperlihatkan sumbu mudah dari polarisator yang berarah vertikal dan sumbu mudah dari analisator yang membentuk sudut sebesar terhadap sumbu mudah polarisator. Jika kuat medan listrik yang datang pada analisator sebesar E1, maka komponen vektor medan listrik yang sejajar dengan sumbu mudah analisator tersebut sebesar :

E2=E1cos θ

Dengan E2=¿komponen vektor medan listrik yang sejajar sumbu mudah analisator

E1=¿komponen kuat medan listrik yang diletakkan pada analisator

Karena intensitas gelombang cahaya sebanding dengan kuadrat kuat medan listriknya (I≈ E2) maka intensitas berkas cahaya terpolarisasi yang keluar dari analisator adalah sebesar :

I 2≈ ¿

≈ ¿¿

≈ E12 .cos2θ

atau I 2=I mcos2θ

Persamaan (2.59) disebut Hukum Malus, yang diketemukan oleh Louis Malus (1775-1812) pada tahun 1809.

Page 8: Perbaikan polarisasi

r

B. Polarisasi karena Pemantulan dan Pembiasan

Jika cahaya yang dipantulkan oleh kaca jendela, atau oleh permukaan air yang tenang diamati dengan keping analisator, maka akan didapatkan bahwa pada sudut datang 56° untuk kaca, atau 53° untuk air, cahaya yang dipantulkan adalah terpolarisasi linier. Cahaya terpantul tersebut terpolarisasi linier, dengan arah medan listrik sejajar dengan permukaan pemantul.

Cahaya terpolarisasi di atas disebabkan karena pemantulan dan pembiasan. Jika seberkas cahaya datang pada bidang batas antara dua medium yang berbeda, maka sebagian cahaya yang terpantul akan terpolarisasi sempurna jika sudut datang tertentu mengakibatkan sinar pantul dengan sinar bias tegal lurus (90°). Sudut datang seperti ini disebut sudut polarisasi.

Perhatikalah Gambar 2.30 berikut ini!

Gambar 2.30. Polarisasi karena Pembiasan dan Pemantulan

Pada gambar 2.30 tampak seberkas cahaya datang dari medium dengan indeks bias n1

menuju medium dengan indeks bias n2. Berkas cahaya tersebut sebagian dibiaskan dan sebagian dipantulkan. Sesuai dengan hukum pemantulan, sudut pantul sama dengan sudut datang, yaitu I p . Karena sinar pantul tegak lurus sinar bias, maka berlaku :

I P+r=90 ° atau 90°−I p

Dengan menggunakan hukum pembiasan Snellius, maka didapatkan

Page 9: Perbaikan polarisasi

Lensa kacamata

n1 . sin I P=¿n2 . sin r ¿

n1 . sin I p=¿n2 . sin (90 °−I p )¿

¿n2 . cos I p

tan I p=n2

n1

Persamaan (2.60) dikenal dengan sebutan hukum Brewster. Sudut polarisasi (i p) disebut juga sudut Brewster.

Terjadinya sinar pantul yang terpolarisasi linier pada sudut Brewster dapat dijelaskan sebagai berikut : Berkas cahaya datang menyebabkan elektron-elektron pada atom-atom suatu medium menjadi bergetar. Berkas cahaya pantul disebabkan karena adanya reradiasi gelombang elektromagnetik oleh getaran elektron-elektron tersebut. Jika sinar pantul yang terjadi tegak lurus terhadap sinar bias, hanya getaran elektron yang sejajar terhadap bidang batas saja yang menyumbang adanya sinar pantul. Maka dari itu, sinar pantul tidak mempunyai komponen vektor medan listrik yang sejajar bidang gambar.

Prinsip polarisasi dengan pemantulan dan pembiasan dimanfaatkan pada kacamata pelindung dari sinar matahari (sunglasses) dan filter pada kamera. Cahaya matahari yang dipantulkan oleh air, kaca, dan salju, dengan sudut datang sebarang, cahaya pantul ini terpolarisasi sebagian. Jika permukaan (bidang) pantul horisontal maka vektor medan listrik cahaya pantul akan memiliki komponen horisontal dengan intensitas kuat. Hal ini dapat merusak mata. Kacamata pelindung sinar matahari (sunglasses) dibuat dari bahan polaroid. Bahan ini akan mengurangi intensitas sinar pantul terpolarisasi sebagian yang datang ke mata sehingga dapat melindungi mata. Sumbu-sumbu polarisasi lensa polaroid pada kacamata tersebut dipasang dengan arah vertikal sehingga komponen horisontal cahaya pantul dengan intensitas kuat akan diserap. Hal ini dapat digambarkan seperti Gambar 2.31 berikut ini.

Gambar 2.31. Sumbu mudah dari lensa polaroid dipasang vertikal untuk mengurangi intensitas sinar pantul terpolarisasi.

Page 10: Perbaikan polarisasi

C. Polarisasi karena Pembiasan Rangkap

Cahaya yang dilewatkan melalui kaca memiliki kelajuan yang sama ke segala arah. Hal ini disebabkan karena kaca memiliki satu nilai indeks bias. Jika kita melihat suatu benda melalui kaca, maka kita akan melihat bayangan tunggal dari benda tersebut. Namun, di dalam bahan kristal tertentu seperti kalsit, kelajuan cahaya tidak sama untuk segala arah. Hal ini disebabkan karena bahan-bahan tersebut memiliki dua nilai indeks bias. Jika kita melihat suatu benda melalui kristal tersebut, benda akan terlihat rangkap, jadi mempunyai dua bayangan.

Gambar 2.32. Polarisasi karena pembiasan Rangkap

Gambar 2.32 memperlihatkan sebuah berkas cahaya tak-terpolarisasi dilewatkan melalui kristal kalsit dalam arah tegak lurus terhadap permukaan kristal. Berdasarkan pengamatan, dijumpai pada layar dua berkas cahaya yang terpisah. Peristiwa tersebut terjadi karena berkas cahaya tak-terpolarisasi mengalami pembiasan rangkap. Jika kedua sinar yang muncul dianalisa dengan sebuah polaroid, didapatkan bahwa kedua sinar tersebut terpolarisasi linier. Arah getar vektor medan listrik kedua sinar tersebut saling tegak lurus. Jika dilakukan pengukuran besarnya sudut bias di dalam kalsit terhadap beberapa variasi sudut datang, maka salah satu sinar akan sesuai dengan hukum Snellius. Sinar ini disebut sinar biasa atau ordinary (sinar o). Sinar kedua yang seolah tidak sesuai dengan hukum Snellius disebut sinar luar biasa atau extraordinary (sinar e). Peristiwa ini dapat terjadi karena sinar o dan sinar e mempunyai laju cahaya yang berbeda di dalam kristal. Bentuk muka gelombang pada kalsit dan kuarsa digambarkan seperti Gambar 2.33

Page 11: Perbaikan polarisasi

Gambar 2.33 memperlihatkan dua bentuk muka gelombang yang menyebar keluar dari sebuah sumber titik khayal P yang berada di dalam kristal. Kedua muka gelombang tersebut menyatakan gelombang cahaya yang mempunyai dua keadaan polarisasi yang berbeda. Gelombang o merambat di dalam kristal dengan laju yang sama (V 0) didalam semua arah. Hal ini ditunjukkan dengan muka gelombang o yang berbentuk permukaan bola. Gelombang e merambat di dalam kristal dengan laju yang berbeda tergantung arah perambatan gelombang. Muka gelombang e digambarkan berupa sebuah ellipsoida (bangun ruang yang terbentuk dari permukaan ellips). Untuk kristal kalsit, gelombang e merambat dengan kelajuan yang lebih kecil pada arah sumbu y dibandingkan arah sumbu x, ditunjukkan dengan muka gelombang berbentuk ellipsoida yang pipih pada arah sumbu y. Tampak pula pada Gambar 2.33 muka gelombang o dan muka gelombang e berimpit pada arah sumbu tertentu. Sumbu ini disebut sumbu optik. Gelombang e dan gelombang o merambat dengan laju yang sama pada arah sumbu optik.

Rambatan muka gelombang o dan e di dalam kristal ekasumbu (unaxial)

Gelombang o berjalan di dalam kristal dengan laju V 0 yang sama dalam semua arah.

Untuk gelombang ini, kristal mempunyai indeks bias tunggal n0 yang sama untuk semua arah (seperti benda padat isotropik)

n0=cv0

= cepat−rambat−gelombang−dalam vakumcepat−rambat−gelombang−o

Gelombang e berjalan di dalam kristal dengan laju yang berubah dengan arah. Di dalam kristal negatif (contoh kristal kalsit dan siderit), mulai dari V o kesuatu arah yang lebih

besar V E, sehingga harga indeks biasnya berubah dari nilai n0 ke nilai yang lebih kecil nEmaksimum

nE=cepat−rambat−gelombang−dalam−vakumcepat−rambat−maksimum−gelombang−e

Page 12: Perbaikan polarisasi

Didalam kristal positif (contoh es dan kuarsa), laju gelombang e mulai dari V o ke suatu arah

yang lebih kecil, sehingga harga indeks biasnya berubah dari nilai n0 ke nilai yang lebih besar nEmaksimum

nE=cepat−rambat−dalam−vakum

cepat−rambat−minimum−gelombang−e

Tabel 2.1. Indeks bias utama kristal bias rangkap untuk cahaya natrium λ = 589 nm (Halliday & Resnick, 1999)

Kristal Rumus no nE nE−no

Es H 2 O 1,309 1,313 +0,004Kuarsa SiO2 1,541 1,553 +0,012Wursit ZnS❑ 2,356 2,378 +0,022Kalsit CaCO3 1,648 1,486 -0,172Dolmit CaO.MgOL’ 1,681 1,500 -0,181Siderit 1,875 1,635 -0,240

Beberapa cara pemotongan permukaan kristal kalsit, yaitu :

Kristal kalsit dipotong sedemikian rupa sehingga permukaan kristal tegak lurus terhadap sumbu optis.

Gambar 2.34. Kristal dipotong sehingga permukaan tegak lurus dengan sumbu optik, n0=ne, muka gelombang o dan r berimpit.

Gambar 2.34 memperhatikan kristal kalsit yang dipotong sedemikian rupa sehingga permukaan kristal tegak lurus dengan sumbu optik. Jika berkas cahaya datang tegak lurus permukaan tersebut, maka sinar o dan sinar e mempunyai kecepatan rambat yang sama. Akibatnya, sinar o dan sinar e mempunyai kecepatan rambat yang sama.

Page 13: Perbaikan polarisasi

Akibatnya, sinar o dan sinar e mengalami perbedaan fase sehingga keadaan polarisasi tidak berubah setelah cahaya menembus kristal.

Kristal kalsit dipotong sedemikian rupa sehingga permukaannya sejajar terhadap sumbu optik.

Gambar 2.35. Kristal dipotong sehingga permukaannya sejajar dengan sumbu optis. Sinar e sejajar sinar o. Sinar e merambat lebih cepat daripada sinar o.

Gambar 2.35 memperlihatkan kristal kalsit yang dipotong sedemikian rupa sehingga permukaannya sejajar dengan sumbu optik. Jika berkas cahaya tak terpolarisasi datang tegak lurus permukaan tersebut, maka gelombang e mempunyai laju yang lebih besar dibandingkan dengan laju gelombang o. Hasilnya, setelah melalui kristal gelombang e dan gelombang o mengalami perbedaan fase.

Kristal kalsit dipotong sedemikian rupa sehingga permukaan kristal membentuk sudut ebarang terhadap sumbu optik.

Page 14: Perbaikan polarisasi

Gambar 2.36. Kristal dipotong dengan permukaan membuat sudut sebarang dengan sumbu optis. Pada keadaan ini ne tidak sama dengan no dan sinar e

tidak sejajar o. Sinar e sejajar sina o. Pengamat titik P melihat dua bayangan dari satu benda, sinar e seakan-akan tidak mengikuti hukum Snellius.

Gambar 2.136 memperlihatkan cahaya tak terpolarisasi yang datang dengan arah tegak lurus pada sebuah lempeng kristal kalsit. Kristal kalsit tersebut dipotong sedemikian rupasehingga permukaan lempeng kristal tersebut membentuk sudut terhadap sumbu optis kristal. Berkas cahaya yang datang akan dibiaskan rangkap (sinar o dan sinar emenjadi terpisah) di dalam kristal kalsit seperti pada gambar 2.36. Titik-titik singgung pada muka gelombang yang berbentuk ellipsoidal untuk gelombang sinar e tidak terletak pada garis sinar datang . Keadaan ini menjadikan sinar e akan membelok meskipun sinar datang tegak lurus permukaan kristal. Tampak bahwa sinar e seakan tidak mengikuti hukum Snellius. Maka dari itu, sinar e disebut sinar luar biasa (extra ordinary).

2.3.3. Aktivitas optik

Jika seberkas cahaya terpolarisasi linier dilewatkan melalui sejenis kristal atau sejenis cairan tertentu, arah getaran medan listrik dari cahayaterpolarisasi linier tersebut berubah dari arah aslinya. Gejalanya ini disebut pemutaran bidang polarisasi, dan zat yang menunjukkan sifat seperti itu disebut zat optik aktif.

Page 15: Perbaikan polarisasi

Gambar 2.41 Pemutaran bidang polarisasi di dalam zat optik aktif

Zat yang memutar bidang polarisasi kekanan (dilihat dari sepanjang berkas yang berkembang) disebut pemutar kanan, contoh : larutan gula tebu. Dan zat yang memutar bidang polarisasi kekiri disebut pemutar kiri, contoh : turpenin. Pemutaran bidang polarisasi oleh larutan gula, dimanfaatkan secara komersiil sebagai metode utnuk menghitung konsentrasi gula tebu dalam larutan. Besarnya sudut putar (φ) sebanding dengan panjang larutan (c) dan sudut putar jenis larutan (ρ).

ρ=l× c× ρ

D. Polarisasi karena Hamburan

Pada hari yang cerah, anda dapat melihat langit biru yang begitu indah. Bila memandang peristiwa tersebut dengan sebuah polarisasi, maka dapat ditunjukkan bahwa cahaya yang datang dari langit ini terpolarisasi dengan kuat. Dengan memutar polaroid ini pada sumbu yang terletak horisontal , maka suatu saat didapatkan suatu keadaan gelap yang menunjukkan bahwa cahaya datang dari langit ini terpolarisasi dengan kuat. Jika diukur sudut antara garis yang menghubungkan pengamat dengan matahari, dan garis yang menghubungkan pengamat dengan bagian langit yang tampak gelap, akan didapatkan bahwa sudut ini kira-kira sebesar 90° (gambar 2.37)

Page 16: Perbaikan polarisasi

Gelombang yang berhamburan

Elektron yang berosilasi

Gelombang tak terpolarisasi masuk

Gambar 2.37 Cahaya dipolarisasikan sebagian (c dan d) atau selanjutnya (b) oleh hamburan dari sebuah molekul dari sebuah gas di a

Keterangan terjadinya polarisasi pada cahaya langit biru adalah sebagai berikut. Jika cahaya datang pada molekul-molekul udara, maka elektron-elektron dalam molekul dapat menyerap dan memancarkan kembali sebagian cahaya. Penyerapan dan pemancaran kembali cahaya oleh molekul-molekul inilah yang disebut hamburan.

Sebuah gelombang cahaya yang jatuh pada sebuah benda padat yang tembus cahaya, akan menyababkan elektron-elektron di dalam benda padat tersebut berosilasi secara periodik, karena pengaruh vektor listrik yang berubah-ubah terhadap waktu dargelombang yang datang tersebut. Gelombang yang berjalan melalui medium tersebut adalah resultan gelombang masuk dan resultan radiasi yang berasal dari elektron-elektron yang berosilasi. Gelombang resultan mempunyai intensitas maksimum pada arah sinar masuk, yang nilainya turun secara cepat pada masing-masing sisi benda. Kurangnya hamburab beraksi kooperatif dan koheren.

Bila cahaya melalui suatu gas, maka akan diperoleh lebih banyak hamburan yang menyamping. Hal ini terhadi karena elektron-elektron yang berosilasi terpisah satu sama lain dengan jarak yang relatif besar dan tidak terikat bersama di dalam suatu struktur tegar , maka osilasi elektron-elektron ini akan beraksi secara bebas dan tidak secara kooperatif. Cahaya yang dihamburkan kesamping dari suatu gas dapat dipolarisasi seluruhnya atau sebagian, walaupun cahaya yang masuk tidak terpolarisasi.

Gambar 2.37 memperlihatkan sebuah cahaya yang tak terpolarisasi yang bergerak keatas dan menumbuk sebuah atom gas di a. Elektron-elektron di a akan berosilasi karena ada komponen listrik dari gelombang yang masuk. Gerakan elektron-elektron ekivalen dengan

c

Page 17: Perbaikan polarisasi

dua dipol yang berosilasi yang sumbu-sumbunya dinyatakan dengan tanda panah dan titik di a. Sebuah dipol yang beradiasi sepanjang garis aksinya sendiri. Jadi seorang pengamat di b tidak akan menerima radiasi dari dipol yang dinyatakan oleh panah di a. Radiasi yang sampai ke padanya seluruhnya akan datang dari dipol yang dinyatakan oleh titik di a. Jadi radiasi ini akan terpolarisasi bidang dengan bidang getarnya melalui garis ab dan tegak lurus bidang gambar.

Pengamat di c dan akan mendeteksi cahaya yang terpolarisasi sebagian, karena dipol yang dinyatakan oleh panah di a akan beradiasi sebagian di dalam arah-arah ini. Para pengamat yang memandang cahaya yang ditransmisikan dan cahaya yang akan menghasilkan radiasi yang sama dalam arah-arah ini.