Bagaimana Proses Terjadinya Polarisasi Cahaya – Anda sebelumnya pernah mempelajari apa itu interferensi dan difraksi. Kedua peristiwa ini dapat terjadi pada semua jenis gelombang. Juga kedua peristiwa ini dapat terjadi pada gelombang transversal dan longitudinal.
Gelombang yang dapat mengalami gejala polarisasi hanyalah gelombang transversal saja. Sebab gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus arah perambatannya. Coba Anda perhatikan gambar berikut ini.
Gambar 1. Gelombang tali yang terpolarisasi
Sebelum dilewatkan pada celah yang sempit vertikal tali menyimpang seperti spiral. Kemudian, setelah tali melewati celah dan hanya arah getar vertikal saja yang masih tersisa, sedangkan arah getar horizontal tali diredam atau diserap oleh celah yang sempit tersebut.
Gelombang yang keluar dari celah yang sempit tersebut disebut gelombang terpolarisasi. Maksud dari terpolarisasi adalah arah getar tersebut memiliki satu arah getar tertentu saja. Polarisasi yang terjadi pada satu arah saja disebut polarisasi linear.
Gambar 2. Polarisasi Linear
Cahaya merupakan gelombang tranversal dengan medan listrik E dan medan magnet B. Arah kecepatan perambatannya tegak lurus terhadap bidang yang dibentuk oleh arah getar E dan B. Arah polarisasi gelombang cahaya didefinisikan sebagai arah getar E bukan getar B. Misalkan, pada gelombang cahaya oleh lampu pijar, arah getar E adalah ke segala arah.
1. Polarisasi pada Kristal
Bagaimana proses terjadinya polarisasi cahaya ? cahaya alamiah (tidak terpolarisasi) apabila dilewatkan pada sebuah kristal maka arah getar cahaya yang keluar dari kristal hanya dalam satu arah saja sehingga disebut cahaya terpolariasasi linear. Perhatikan gambar berikut ini! Gambar di atas menunjukkan susunan dua keping
Gambar 3. (a) Polarisator dan analisator dipasang sejajar. (b) Polarisator dan analisator dipasang bersilangan.
Keping polaroid yang pertama disebut polarisator, sedangkan keping polaroid yang kedua disebut analisator. Ada arah getar tertentu yang dapat diteruskan oleh keping polaroid, sedangkan arah yang tegak lurus tidak diteruskan. Arah getar yang dapat diteruskan disebut arah polarisasinya.
Pada gambar (a) arah transmisi polarisator dan analisator sejajar dan gambar (b) arah transmisi analisator tegak lurus terhadap arah transmisi polarisator sehingga tidak ada getaran yang datang ke analisator yang dapat diteruskan. Apabila seberkas cahaya alamiah dengan intensitas Io dilewatkan pada sebuah polarisator ideal, intensitas cahaya yang dilewatkan adalah 50% atau 1/2Io. Akan tetapi, apabila keduanya dipasang bersilangan tidak ada intensitas cahaya yang lewat analisator.
Apabila arah polarisasi analisator membuat sudut terhadap arah transmisi polarisator maka komponen arah getar cahaya terpolarisasi linear. Perhatikan gambar berikut ini.
Gambar 4. Analisator yang membentuk sudut terhadap arah transmisi gelombang.
Gambar 5. Polarisator dan analisator membentuk sudut θ
Gambar 6. Arah polarisator dalam sumbu cartesian.
Misalkan arah polarisasi, polarisator searah sumbu-y maka gelombang yang telah melewatinya memiliki getaran searah sumbu y. Jika arah polarisasi analisator jatuh searah sumbu y maka dikatakan polarisator dan analisator dipasang sejajar dan seluruh cahaya yang dilewatkan polarisator juga dilewatkan oleh analisator.
Apabila arah polarisasi analisator searah sumbu z, artinya sudut antara arah polarisasi polarisator dan analisator sebesar 90o maka dikatakan polariastor dan analisator dipasang bersilang dan tidak ada cahaya yang diteruskan analisator. Secara umum persamaan yang diperoleh dari percobaan di atas adalah
I2 adalah intensitas cahaya yang lewat analisator dan adalah sudut antara arah polarisasi polarisator dan arah polarisasi analisator. Apabila keduanya sejajar = 0 dan apabila keduanya saling bersilangan = 90o. Intensitas cahaya bersatuan watt/m2.
2. Polarisasi pada Pemantulan dan Pembiasan
Bagaimana proses terjadinya polarisasi cahaya ? Seberkas cahaya alami dijatuhkan pada permukaan bidang batas dua cermin medium. Sebagian cahaya akan mengalami pembiasan dan sebagian lagi mengalami pemantulan. Sinar bias dan sinar pantul akan terpolarisasi sebagian.
Apabila sinar datang diubah-ubah, pada suatu saat sinar bias dan sinar pantul membentuk sudut 90o. Pada keadaan ini, sudut sinar datang (i) disebut sudut polarisasi (ip) karena sianr yang terpantul mengalami polarisasi sempurna (polarisasi linear). Menurut Hukum Snellius
sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut.
Sudut ip disebut sudut polarisasi atau sudut Brewster yaitu pada saatsinar bias dan sinar pantul membentuk sudut 90o. Getaran pada sinar datang dapat diuraikan menjadi dua komponen yaitu
• Sejajar bidang datang E sejajar;
• Tegak lurus pada bidang datang E tegak lurus yang digambarkan dengan bintik hitam.
Gambar 7. Sinar pantul terpolarisasi linear, sedangkan sinar bias mengalami polarisasi.
Pada i = ip (sinar pantul tegak lurus sinar bias) komponen E (sejajar) tidak terdapat pada sinar pantul sebab searah sinar pantul. Komponen E (tegak lurus) seluruhnya dibiaskan bersama sebagian dari E (tegak lurus) sehingga
• sinar pantul mengalami polarisasi linier;
• sinar bias mengalami polarisasi sebagian.
3. Polarisasi Pembiasan Ganda
Dalam sebuah kristal tertentu cahaya alamiah yang masuk ke dalam kristal dapat mengalami pembiasan ganda. Pembiasan ganda ini dapat terjadi karena kristal tersebut memiliki dua nilai indeks bias.
Gambar 8. Polarisasi cahaya pada pembiasan ganda.
Dari gambar di atas tampak ada dua bagian sinar yang dibiaskan yang satu mengandung E (sejajar) dan yang lain hanya mengandung E (tegak lurus). Jadi, indeks bias juga laju E (sejajar) dan E (tegak lurus) tidak sama.
4. Polarisasi dengan Hamburan
Seberkas cahaya yang melewati gas akan mengalami polarisasi sebagian. Karena partikel-partikel gas dapat menyerap dan memancarkan kembali cahaya yang mengenainya. Penyerapan dan pemancaran cahaya oleh partikel-partikel gas disebut hamburan. Oleh karena peristiwa hamburan ini maka langit pada siang hari tampak berwarna biru. Karena partikel-partikel udara menyerap sinar Matahari dan memancarkan kembali (terutama) cahaya biru.
Demikian pula, pada pagi hari dan sore hari partikel-partikel udara akan menghamburkan lebih banyak cahaya biru (melalui kolom udara yang lebih panjang) sehingga yang tersisa dari cahaya Matahari adalah cahaya merahnya. Bulan tidak memiliki atmosfer sehingga tidak ada yang dapat menghamburkan cahaya Matahari. Oleh karena itu, atmosfer Bulan akan tampak gelap.
Begitulah penjelasan singkat bagaimana proses terjadinya polarisasi cahaya. Semoga bermanfaat dan sampai jumpa lagi dengan kami di lain waktu (maglearning.id).