1

PERCOBAAN

POLARISASI CAHAYA

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan dapat memahami keberadaan

bidang polarisasi dari pengamatan perilaku cahaya yang melewati dua buah filter polarisasi.

Polarisasi merupakan proses pembatasan getaran vektor yang membentuk suatu

gelombang transversal sehingga menjadi satu arah. Polarisasi hanya terjadi pada

gelombang transversal saja dan tidak dapat terjadi pada gelombang longitudinal. Suatu

gelombang transversal mempunyai arah rambat yang tegak lurus dengan bidang

rambatnya. Apabila suatu gelombang memiliki sifat bahwa gerak medium dalam bidang

tegak lurus arah rambat pada suatu garis lurus, dikatakan bahwa gelombang ini

terpolarisasi linear. Sebuah gelombang tali mengalami polarisasi setelah dilewatkan pada

celah yang sempit. Arah bidang getar gelombang tali terpolarisasi adalah searah dengan

celah. (Krane, 1992: 334-335)

Polarisasi cahaya yang dipantulkan oleh permukaan transparan akan maksimum bila

sinar pantul tegak lurus terhadap sinar bias. Sudut datang dan sudut pantul pada saat polarisasi

maksimum disebut sudut Brewster atau sudut polarisasi (iP). Berdasarkan hukum Malus,

intensitas polarisasi dapat digambarkan sebagai berikut:

Cahaya merupakan salah satu dari gelombang elektromagnetik yang berosilasi secara

transversal yang merupakan salah satu sifat unik yang dimiliki oleh cahaya tersebut dan tidak

dimiliki oleh gelombang pada umumnya, maka dalam cahaya akan terjadi gejala difraksi serta

interferensi didalamnya. Seperti yang telah diketahui bahwa difraksi merupakan suatu

gejala penyebaran arah yang dialami oleh seberkas gelombang pada saat melewati celah sempit

dibandingkan dengan ukuran panjang gelombangnya. Inteferensi merupakan akibat bersama

yang ditimbulkan oleh beberapa gelombang cahaya, yang diperoleh dengan cara

menjumlahkan gelombang-gelombang tersebut. (Soedojo, 1992: 78)

Polarisasi cahaya dibedakan atas tiga macam diantaranya adalah, cahaya dikatakan

mempunyai polarisasi linier apabila medan listriknya berosilasi (bergetar) pada suatu garis

A. TUJUAN PERCOBAAN

B. DASAR TEORI

2

lurus. Jika ujung vektor medan listriknya bergerak pada suatu elips, maka cahayanya

dikatakan terpolarisasi eliptik. Jika ujung vektor medan listriknya bergerak pada suatu

lingkaran, maka cahayanya dikatakan terpolarisasi lingkaran. (Sutrisno, 1984: 114-115)

Polaroid adalah device (peralatan) yang mempunyai sifat mirip dengan kawat sejajar

untuk gelombang mikro. Device ini memiliki semacam lubang garis memanjang yang

memiliki kelebaran cukup kecil. Komponen medan listrik disepanjang lubang diserap,

dan komponen arah tegak lurus lubang diteruskan dengan redaman sangat kecil. Jadi

polaroid memiliki sumbu dalam bidangnya, jika medan listrik gelombang cahaya sejajar

dengan sumbu ini, maka cahaya diteruskan dengan redaman sangat kecil. Dengan

menggunakan dua buah polaroid, cahaya keluaran akan lebih smooth. Polaroid pertama

berfungsi untuk menciptakan cahaya menjadi terpolarisasi linier, sehingga sering disebut

dengan plarisator. Polaroid kedua digunakan untuk menganalisa arah atau macam

polarisasi yang dihasilkanoleh polaroid pertama, sehingga disebut analisator. (Bahrudin,

2006: 237)

Dalam hukum Malus, suatu polarisasi yang sempurna akan menghasilkan 50%

intensitas cahaya tak terpolarisasi yang datang. Dianggap bahwa tidak ada cahaya yang

hilang oleh pantulan – pantulan dan rantai- rantai hidrokarbon didalamnya benar-benar

sejajar. Anggaplah bahwa komponen polarisasi yang tidak diinginkan seluruhnya dapat

diserap, sedangkan komponen polarisasi yang diinginkan seluruhnya diteruskan. Jika suatu

cahaya terpolarisasi linier dijatuhkan tegak lurus terhadap polaroid, sedang arah polarisasi

membuat sudut θ dengan sumbu mudah polaroid, maka amplitudo yang diteruskan

dadalah sebesar proyaksi medan listrik pada sumbu mudah. Akibatnya intensitas cahaya

yang diteruskan menjadi :

Persamaan tersabut diatas dikenal dengan persamaan hukum Malus (Sutrisno, 1984:

119). Bias ganda merupakan sifat yang dimiliki beberapa Kristal tertentu (terutama kalsit)

untuk membentuk dua sinar bias dari suatu sinar datang tunggal. Sinar bias (ordinary

ray) mengikuti hukum-hukum pembiasan normal. Sinar bias lain, yang dinamakan sinar

luar biasa (extraordinary ray), mengikuti hukum yang berbeda. Kedua sinar tersebut

bergerak dengan kelajuan yang sama, di mana cahaya sinar biasa terpolarisasi tegak lurus

terhadap cahaya sinar luar biasa.

Cahaya yang terpolarisasi bidang bisa diperoleh dari cahaya yang tidak terpolarisasi

dengan menggunakan bahan bias ganda yang disebut polaroid. Polaroid terdiri atas

3

molekul panjang yang rumit yang tersusun paralel satu sama lain. Jika satu berkas cahaya

terpolarisasi bidang jatuh pada polaroid yang sumbunya membentuk sudut θ terhadap arah

polarisasi datang, amplitudonya akan diperkecil sebesar cos θ . Karena intensitas berkas

cahaya sebanding dengan kuadrat amplitudo, maka intensitas terpolarisasi bidang yang

ditransmisikan oleh alat polarisasi adalah:

dengan Io adalah intensitas datang.

Alat polarisasi menganalisis untuk menentukan apakah cahaya terpolarisasi dan

untuk menentukan bidang polarisasi adalah polaroid. Cahaya yang tidak terpolarisasi

terdiri atas cahaya dengan arah polarisasi (vektor medan listrik) yang acak, yang masing-

masing arah polarisasinya diuraikan menjadi komponen yang saling tegak lurus. Ketika

cahaya yang tidak terpolarisasi melewati alat polarisasi, satu dari komponen-komponennya

dihilangkan. Jadi, intensitas cahaya yang lewat akan diperkecil setengahnya karena setengah

dari cahaya tersebut dihilangkan.

4

Alat-alat percobaan yang digunakan yaitu :

1. 1 buah kotak cahaya

2. 1 buah pemegang kotak cahaya

3. 2 buah rel presisi

4. 2 buah kaki rel

5. 1 buah penyambung rel

6. 2 buah filter polarisasi

7. 1 buah layar putih

8. 4 buah tumpakan penjepit

9. 1 buah lensa f = + 100 mm,

bertangkai

10. 1 buah lensa f = + 50 mm,

bertangkai

11. 2 buah catu daya

12. 2 buah kabel penghubung

1. Menyalakan catu daya

2. Meletakkan layar di ujung rel presisi, dan lensa f = 50 mm kira-kira 5 cm di depan

sumber cahaya.

3. Meletakkan filter polarisasi yang pertama (polarisator) di belakang lensa f = +50 mm

di lubang yang kedua pada tumpakan berpenjepit.

4. Meletakkan filter polarisasi yang kedua (analisator) di depan lensa f = +100 mm pada

lubang pertama tumpakan berpenjepit.

5. Mengatur kedua filter polarisasi sedemikian, sehingga keduanya pada arah yang sama

(mempunyai skala yang sama).

6. Sambil mengamati cahaya, memutar analisator 360 perlahan-lahan searah jarum jam

atau berlawanan arah jarum jam.

7. Menjelaskan sinar yang tampak pada layar ketika filter di putar dan menuliskannya di

data hasil pengamatan.

8. Mencari sudut putar analisator terhadap polisator ketika cahaya yang tampak pada layar

menjadi minimum dan maksimum.

9. Mematikan catu daya.

C. ALAT PERCOBAAN

D. LANGKAH KERJA

5

Berikut ini adalah gambar skema percobaan :

Sudut Rotasi Cahaya pada Layar Sama seperti pada sudut

0° Sangat terang -

45° Sedikit lebih redup dari 0° -

90° Sedikit lebih redup dari 45° -

135° Sedikit lebih redup dari 90° -

180° Sangat terang 0°

270° Redup 90°

360° Sangat terang 0°, 180°

Keterangan :

Pada sudut 0°, 180°, dan 360° terjadi terang maksimum.

Pada sudut 135° terjadi terang minimum.

E. DATA PENGAMATAN

6

Dalam percobaan ini, dilakukan pengamatan terhadap bidang polarisasi. Pertama kami

memutar analisator sebesar 0°, cahaya yang tampak pada layar sangat terang. Setelah itu kami

memutar sudut analisator sebesar 45°, cahayanya sedikit lebih redup dari cahaya yang tampak

pada 0°. Pada waktu analisator diputar sebesar 90° , cahaya yang tampak juga lebih redup,

bahkan lebih redup dari cahaya yang tampak pada 45°. Kemudian kami lanjutkan dengan

memutar analisator sebesar 135°, cahaya yang tampak pada layar juga lebih redup dari

analisator sebelumnya yang diputar pada sudut 90°. Pada waktu analisator di putar dengan

sudut sebesar 180°, cahaya yang tampak pada layar putih sama terangnya dengan cahaya yang

tampak pada pada sudut 0°. Dilanjutkan dengan memutar analisator dengan arah sudut 270°,

ternyata cahayanya yang tampak pada layar sama dengan cahaya yang tampak pada sudut 90°.

Terakhir, analisator kami putar sebesar 360°, dan ternyata cahaya yang tampak sama terangnya

pada saat analisator diputar sebesar 0° dan 180°.

Dari percobaan tersebut, dapat kami simpulkan bahwa terang maksimum terjadi pada

sudut 0°, 180°, dan 360°. Kemudian terang minimum terjadi pada sudut 135°. Artinya bahwa

terang maksimum atau intensitas gelombang akan mencapai maksimum, apabila kedua sumbu

polarisasi sejajar. Intensitas gelombang akan mencapai minimum apabila kedua sumbu

polarisasi saling tegak lurus. Dalam percobaan yang telah kami lakukan, seharusnya terang

minimumnya terjadi pada sudut 90°, sesuai dengan literatur yang telah kami baca, bukan sudut

135°. Kemungkinan ini terjadi karena, kurang telitinya kami dalam mengamati dan

membandingkan terang redupnya cahaya yang tampak pada layar dari setiap besar sudut yang

kami amati.

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

F. ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

7

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 cosθ. 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.

Intensitas maksimum cahaya terpolarisasi pada analisator dikenal sebagai Hukum

Malus’s. Ini berlaku untuk bahan polarisasi dua sumbu transmisi yang berada seuah sudut θ

satu sama lain. Dari pernyataan tersebut, dapat kita lihat bahwa intensitas sinar ditransmisikan

maksimum ketika sumbu transmisi paralel (0° atau 180°) dann minimum ketiak tegak lurus

satu sama lain. Pernyataan ini dapat diilustrasikan pada gambar di atas.

8

Dari percobaan yang telah kami lakukan, dapat kami simpulkan bahwa :

1. Adanya bidang polarisasi pada susunan percobaan memiliki pengaruh yang signifikan

terhadap nilai intensitas cahaya.

2. Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat dan pola polarisasi pada cahaya meliputi

intensitas cahaya awal, sudut analisator yang dibentuk, dan ada tidaknya bidang

batas.

3. Intensitas atau terang maksimum terjadi pada sudut 0°, 180°, dan 360°, artinya

intensitas maksimum terjadi apabila kedua sumbu polarisasi sejajar.

4. Menurut percobaan intensitas atau terang minimum terjadi pada sudut 135°, sehausnya

pada suhu 90°, yaitu ketika kedua sumbu polarisasi saling tegak lurus.

G. KESIMPULAN

9

1. Ayars, Eric. 1991. Instruction Manual and Experiment Guide for the PASCO

Scientific Model WA-9314B Microwave Optics. Roseville: PASCO Scientific.

2. Boas, Marry L. 2006. Mathematical Methods in The Physical Sciences (Third

Edition). India: Nutech Photolithographers.

3. Giancolli, 2001. Fisika Dasar 2 Edisi Kelima. Jakarta Erlangga.

4. http://www.scribd.com/doc/31756705/STUDI-EKSPERIMENTAL-DALAM-

PENENTUAN-SIFAT-POLARISASI-CAHAYA-DENGAN-KONSEP-HUKUM-

MALUS

5. Tipler, Paul A.2001. Fisika untuk sains dan teknik jilid 2. Erlangga : Jakarta

6. Serway, Jewett. 2004. Physics for Scientists and Engineers (6th Edition). California

State Polytechnic University, Pomona

H. DAFTAR PUSTAKA

10

LAPORAN PRAKTIKUM GELOMBANG DAN OPTIK

POLARISASI CAHAYA

disusun untuk memenuhi tugas

mata kuliah Praktikum Gelombang dan Optik

yang dibimbing oleh :

Ibu Chusnana Insyaf Yogihati

Oleh Kelompok 3, Offering B :

Maulidiyani Fuadati (120351410917)

Nur Shobiroh (120351402785)

Riski Lutfiani (120351402782)

Pelaksanaan Praktikum : Rabu, 12 Februari 2014

PRODI PENDIDIKAN IPA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FEBRUARI 2014