LAPORANELEKTRODINAMIKAPOLARISASI CAHAYA

Disusun oleh :Kelompok 4Nur Hidayat(11306141007)Muhammad Anshori(12306141001)Puthy Nurlina Sari(12306141007)Endah Kurniawati(12306141019)Viky Nurlaili(12306141028)

PROGRAM STUDI FISIKAJURUSAN PENDIDIKAN FISIKAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAMUNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA2014

A. Tujuan

1. Menentukan sudut putar jenis (rotasi spesifik) sinar laser dan lampu biasa denganmenggunakan polarimeter.2. Menentukan arah rambat gelombang elektromagnetik.3. Membuktikan bahwa cahaya adalah gelombang transversal.

B. Alat dan Bahan1. Power supply2. Laser 3. Lampu 4. Lensa cembung5. Layar6. Polarimeter

C. Dasar TeoriCahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang terdiri dari getaran elektrik dan getaran magnetik yang saling tegak lurus. Sinar biasa secara umum dapat dikatakan gelombang elektromagnit yang vektor-vektor medan listrik dan medan magnitnya bergetar ke semua arah pada bidang tegak lurus arah rambatnya dan disebut sinar tak terpolarisasi. Interaksi cahaya tak terpolarisasi dengan suatu bahan dapat diamati dengan polarimeter. Hal yang bisa diamati dengan polarimeter ini antara lain adalah rotasi optik, konsentrasi, dan komposisi isomer optis. Polarisasi merupakan peristiwa penyerapan arah bidang getar dari gelombang.Gejala polarisasi hanya dapat dialami oleh gelombang transversal saja, sedangkan gelombang longitudinal tidak mengalami gejala polarisasi.Cahaya dinyatakan sebagai gelombang elektromagnetik yang transversal (tegak lurus dengan arah rambatnya).Cahaya umumnya mempunyai bermacam-macam panjang gelombang, tiap-tiap warna cahaya disebut sebagai cahaya monokromatik. Cahaya monokromatik ini dapat dihasilkan oleh suatu alat yang disebut polarimeter dengan menggunakan sodium lamp (lampu natrium) dimana gas natrium pijar akan menghasilkan lampu warna kuning.Pada polarimeter terdapat polarisator dan analisator. Polarimeter adalah polaroid yang dapat mempolarisasi cahaya, sedangkan analisator adalah polaroid yang dapat menganalisa atau mempolarisasikan cahaya.Polarimeter dapat digunakan untuk mengukur berbagai sifat optis suatu material, termasuk bias-ganda linier, bias-ganda lingkar (juga mengenal sebagai putar optis atau dispersi putar berhubung dengan mata), dikroisme linier, dikroisme lingkar dan menyebar (Anonimouse, 2011).D. Langkah KerjaLangkah kerja pada percobaan polarisasi ini adalah :Langkah percobaan 1 ( sumber cahaya laser) :1. Menghubungkan sumber cahaya (laser) dengan sumber tegangan2. Memasang polarisator sejajar di depan sumber cahaya3. Menyalakan sumber cahaya (laser), kemudian menfokuskan sinar laser4. Menunggu 10 menit supaya intensitas pada laser stabil5. Memutar polarisator dengan sudut tertentu 6. Mengamati gejala yang terjadi akibat perputaran polarisator7. Mencatat sudut putar polarisator untuk intensitas cahaya maksimum dan minimum8. Pada sudut intensitas maksimum di letakkan analisator tepat sejajar di depan polarisator9. Memutar analisator untuk menentukan arah rambat gelombang cahaya laserLangkah percobaan 2 ( sumber cahaya lampu) :1. Menghubungkan sumber cahaya (lampu) dengan power supply dengan tegangan 9V2. Memasang polarisator sejajar di depan sumber cahaya3. Memutar polarisator dengan sudut tertentu 4. Mengamati gejala yang terjadi akibat perputaran polarisator5. Meletakkan analisator tepat sejajar di depan polarisator6. Memutar analisator untuk menentukan arah rambat gelombang cahaya lampu

E. Data Hasil Pengamatan 1. Percobaan LaserPolarisator sudutGelap terangAnalisator

0Gelap 0

90Terang 90

2. Percobaan lampuPolarisator sudutGelap terangAnalisator

0Gelap0

90Terang90

180Gelap180

270Terang270

360Gelap360

F. Analisis Data dan PembahasanDalam percobaan untuk lampu, dilakukan pengamatan terhadap bidang polarisasi. Pertama kami memutar analisator sebesar 0, cahaya yang tampak pada layar gelap. Setelah itu kami memutar sudut analisator sebesar 90, cahayanya terang. Kemudian kami lanjutkan dengan memutar analisator sebesar 180, cahaya yang tampak pada layar juga gelap. Pada waktu analisator di putar dengan sudut sebesar 270, cahaya yang tampak pada layar putih sama terangnya dengan cahaya yang tampak pada pada sudut 90. Terakhir, analisator kami putar sebesar 360, dan ternyata cahaya yang tampak sama gelapnya pada saat analisator diputar sebesar 0 dan 180.

Seperti yang tampak gambar di atas, sinar pada selembar polirasisasi yang pertama, yang disebut polarisator. Karena tranmisi poros vertikal berorientasi pada gambar, cahaya yang dipancarkan melalui lembaran ini terpolarisasi secara vertikal. Lembar polarisasi yang kedua yang disebut analisator. Dalam gambar, poros tranmisi analisator terletak di sudut sumbu polisator. Kita sebut vektor medan listrik yang ditransmisikan pertama balok E0. Komponen E0 perpendicular untuk sumbu analisator benar-benar diserap. Komponen E0 sejajar sumbu analisator, yang memungkinkan melalui oleh analyzer, E0 cos. Karena i ntensity balok ditransmisikan bervariasi sebagai alun-alun besarannya, kami menyimpulkan bahwa intensitas sinar (terpolarisasi) yang ditularkan melalui analisator bervariasi sebagai :

Intensitas cahaya yang dipancarkan melalui dua polarisator tergantung pada orientasi sumbu transmisi relatif mereka. (a) ditransmisikan cahaya memiliki intensitas maksimum ketika transmisi sumbu sejajar dengan satu sama lain. (b) ditransmisikan cahaya memiliki lebih rendah intensitas ketika sumbu transmisi pada sudut 45 dengan satu sama lain. (c) intensitas cahaya ditransmisikan adalah minimum ketika sumbu transmisi tegak lurus satu sama lain. Sedangkan Dalam percobaan untuk laser, dilakukan pengamatan terhadap bidang polarisasi. Pertama kami memutar analisator sebesar 0, cahaya yang tampak pada layar gelap. Setelah itu kami memutar sudut analisator sebesar 90, cahayanya sangat terang.Pada pembahasan sebelumnya telah disebutkan bahwa cahaya termasuk gelombang tranversal.Hal ini dibuktikan oleh peristiwa polarisasi cahaya.Polarisasi cahaya adalah pembatasan atau pengutuban dua arah getar menjadi satu arah getar. Perhatikan gambar dibawah ini.

Telah diketahui bahwa gelombang elektromagnetik adalah gelombang transversal.Getaran yang dijalarkan sebagai gelombang elektromagnetik adalah medan listrik dan medan magnet yang berubah-ubah secara periodik baik arahnya maupun besarnya. Seberkas cahaya biasa terdiri dari sejumlah gelombang dengan arah getar yang berbeda-beda. Jika getaran yang merambat sebagai gelombang cahaya ini memiliki arah yang mengikuti pola teratur, maka cahaya yang demikian ini disebut sebagai cahaya yang terpolarisasi. Jika ujung vektor medan listrik dan meda magnet bergerak dalam lintasan berbentuk elips maka dikatakan bahwa gelombang elektromagnetik (cahaya) tersebut terpolarisasi elips. Bila ujung vektor medan listrik dan medan magnet bergerak dalam lintasan berupa lingkaran maka gelombang elektromagnetik tersebut dikatakan terpolarisasi lingkaran. Bila arah vektor medan listrik hanya bolak-balik dalam satu sumbu saja, maka gelombang elektromagnetik tersebut dikatakan terpolarisasi bidang. Dikatakan terpolarisasi bidang karena sepanjang penjalarannya, medan listrik bergetar pada bidak yang sama demikian pula dengan medan magnet. Untuk lebih jelasnya, lihatlah gambar penjalaran gelombang elektromagnetik berikut.

Gelombang elektromagnetik terpolarisasi bidang

Istilah polarisasi sebenarnya memiliki lebih dari satu makna. Polarisasi bisa kita temukan pada saat mempelajari muatan listrik, reaksi kimiawi maupun gelombang. Dalam kaitannya dengan kajian gelombang, istilah polarisasi memiliki arti sebagai pembatasan arah getaran gelombang transversal pada satu arah getar tertentu. Dalam suatu radiasigelombang elektromagnetik yang tidak terpolarisasi, vektor medan listrik dan juga medan magnet bergetar ke segala arah tegak lurus arah penjalarannya.Dengan demikian, polarisasi cahaya merupakan proses pembatasan getaran vektor listrik gelombang cahaya sehingga menjadi satu arah getarsaja. Pada cahaya yang tidak terpolarisasi, medan listrik bergetar ke segala arah tegak lurus arah rambatannya. Setelah mengalami pemantulan atau diteruskan melalui bahan-bahan tertentu (disebut bahan-bahan polaroid), medan listrik terbatasi pada satu arah getar saja, sehingga radiasi dikatakan sebagai cahaya terpolarisasi bidang. Bidang di mana cahaya mengalami terpolarisasi bidang dapat diputar bila cahaya tersebut melintas melalui beberapa bahan tertentu. Pada cahaya yang terpolarisasi melingkar, ujung vektor listrik menunjukkan spiral melingkar mengelilingi arah rambat dengan frekuensi yang sama dengan frekuensi cahaya. Besar vektor di sini tetap tidak berubah. Sementara pada cahaya yangterpolarisasi eliptis, vektor juga berputar mengelilingi arah rambatan tetapi amplitudonya berubah. Proyeksi vektor pada sebuah bidang tegak lurus arah rambat menerangkan sebuah elips. Baik cahaya yang terpolarisasi melingkar maupun eliptis dapat dihasilkan dengan menggunakan sebuah keping yang disebut retardasi. Keping ini merupakan keping transparan yang terbuat dari bahan bias ganda seperti kuarsa yang dipotong sejajar dengan sumbu optiknya. Contoh polarisasi yang terkenal adalah polarisasi pantulan yang akan terjadi jika sinar pantulan membentuk sudut 90 dengan sinar bias. Peristiwa ini dikenal juga sebagai hukum Brewster.

Dua macam berkas cahaya dilihat dari arah depan. Anak anak panah itu menunjukkan getaran medan listrik ataupun medan magnet gelombang cahaya. (a) berkas tak terpolarisasi (b) berkas terpolarisasiPada awalnya kajian polarisasi cahaya sekedar bertujuan untuk menyingkap sebagian rahasia dari sifat-sifat cahaya. Sekarang, para fisikawan justru membalik prosedur ini dan mendeduksi banyak hal tentang sifat sebuah benda berdasarkan efek polarisasi cahaya, baik yang dipancarkan oleh benda tersebut atau dihamburkan dari benda tersebut. Misalnya, dari polarisasi cahaya yang dipantulkan oleh butiran-butiran kosmis para fisikawan berkesimpulan bahwa butiran-butiran debu kosmis yang terdapat di dalam galaksi kita telah diarahkan di dalam arah medan magnet galaksi yang lemah. Berdasarkan efek polariasi pula, sekarang diketahui bahwa cincin-cincin yang dimiliki planet saturnus terdiri dari kristal-kristal es. Bahkan, ukuran dan bentuk partikel-partikel virus dapat ditentukan dengan memanfaatkan polarisasi cahaya ultraviolet yang dihamburkan dari partikel-partikel virus tersebut. Selain itu, informasi yang sangat berguna mengenai struktur atom-atom dan inti-inti juga didapatkan dari kajian-kajian polarisasi radiasi. Dengan demikian, efek polarisasi cahaya bermanfaat dalam penelitianpada tingkat galaksi sampai tingkat sebuah inti atom. Efek polarisasi cahaya juga mempunyai banyak manfaat dalam bidang industri dan keinsinyuran. Contoh sederhana ialah kacamata hitam yang menggunkan bahan polaroid yang menyerap cahaya yang bergetar horisontal, yang dihasilkan oleh pantulan dari permukaan horisontal, sehingga mengurangi cahaya yang menyilaukan.Polarisasi Dengan Penyerapan Seletif

Telah banyak teknik polarisasi dikembangkan untuk mendapatkan cahaya yangterpolarisasi. Salah satunya adalah dengan bahan yang dapat menyerap gelombang cahaya dengan arah getar tertentu dan meloloskan gelombang dengan arah getar yang lain (yang tegak lurus pada arah getar yang telah dipilih). Bahan polaroid ini ditemukan oleh E. H. Land pada tahun 1938. Bahan polaroid didapatkan dengan mengatur rangkaian panjang molekul-molekul hidrokarbon pada orientasi tertentu sehingga bila cahaya melewatinya, komponen medan listrik yang paralel dengan arah membujur rangkaian itu akan diserap. Sedang yang tegak lurus padaarah itu dibiarkan lewat tanpa mendapatkan pengaruh apa-apa. Sumbu yang tegak lurus pada arah membujur rangkaian panjang molekul-molekul hidrokarbon itu disebut sumbu transmisi.Setelah melewati polarisator berkas cahaya akan tampak redup. Hal ini mudah dipahami karena berkas cahaya yang lolos dari polarisator hanyalah sebagian dari berkas cahaya semula. Andaikan di belakang polarisator pertama dipasang polarisator kedua (polarisator kedua ini disebut analisator) sedemikian rupa sehingga sumbu transmisi keduanya membentuk sudut , maka intensitas berkas cahaya setelah melalui polarisator kedua diberikan oleh dengan Imax adalah intensitas berkas cahaya ketika memasuki polarisator kedua. Persamaan tersebut disebut Hukum Malus.Dari persamaan hukum Malus ini dapat disimpulkan :1. Intensitas cahaya yang diteruskan maksimum jika kedua sumbu polarisasi sejajar (= 00atau= 1800), jika keduanya saling bersilangan, = 90.2. Intensitas cahaya yang diteruskan = 0 (nol) (diserap seluruhnya oleh analisator) jika kedua sumbu polarisasi tegak lurus satu sama lain.

G. Kesimpulan1. Polarisasi adalah peristiwa perubahan arah getar gelombang cahaya yang acak menjadi satu arah getar. Karena cahaya adalah gelombang elektromagnetik dimana mempunyai arah getar yang tegak lurus arah penjalaran, maka cahaya dapat mengalami polarisasi.2. Gelombang cahaya adalah gelombang transversal, sedangkan gelombang bunyi adalah gelombang longitudinal. Ada satu sifat gelombang yang hanya dapat terjadi pada gelombang transversal, yaitupolarisasi.Jadi, polarisasi gelombangtidakdapat terjadi pada gelombang longitudinal, misalnya pada gelombang bunyi.3. Intensitas cahaya yang diteruskan maksimum jika kedua sumbu polarisasi sejajar (= 00atau= 1800), jika keduanya saling bersilangan, = 90.4. Intensitas cahaya yang diteruskan = 0 (nol) (diserap seluruhnya oleh analisator) jika kedua sumbu polarisasi tegak lurus satu sama lain.

H. Daftar Pustaka1. El Ghrari, H., 2003, Para Pelopor Peradaban Islam (judul asli: Architects of The Scientific Thought in Islamic Civilization), Matan, Yogyakarta2. Halliday, David dan Resnick, Robert, 1992, Fisika, Jilid 1, Edisi ketiga, Cetakan kedelapan, Erlangga, Jakarta3. Isaacs, Alan, (Ed.), 1994, Kamus Lengkap Fisika, Edisi Baru, Penerbit Erlangga,Jakarta.4. Marrion, J.B., 1979, General Physics with Bioscience Essays, John Wiley & Sons, New York5. Nolan, J. P., 1993, Fundamentals of College Physics, Wm. C. BrownCommunications, Inc., USA6. Prasetia, L., Tan Kian Hien, dan Sandi Setiawan, 1992, Mengerti Fisika: Gelombang, Cetakan Pertama, Andi Offset, Yogyakarta

LAMPIRAN

1. Percobaan laser Pada sudut 0 Pada sudut 90

2. Percobaan lampu Pada sudut 0 Pada sudut 90