1 Gelombang Optik PEMANTULAN TOTAL DAN PEMANTULAN PADA KONDUKTOR Oleh Kelompok 9 : RADEN AYU KUSUMA DEWI(0913201033) KOMANG SUARDIKA (0913021034) ADE PUTRI PURNAMASARI (0913021100) JURUSAN PENDIDIKAN FISIKA FAKULTAS MIPA UNIVERSITAS PENDIDIKAN GANESHA SINGARAJA 2012 2 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Fenomenapemantulanseringkalikitatemukandidalamkehidupansehari-hari,sebagai contoh:padasaatkitabercerminataujikakitamemangsengajamembuatpercobaantentang pemantulan.Tetapisadarkahkitabahwafenomenatersebutmungkinkurang/tidakkitaketahui tentangdasardarifenomenatersebut.Berikutmerupakansedikitulasandaripenulisulung tentang pemantulan. Gelombangyangdatangmengenaibidangbatas,misalnya:cermin,makagelombang tersebutakandilanjutkanbergerakmenjauhibidangbatasdengan arahgerakyangsearahdari arahdatangnya(misalnya:darikirikekanan), danfenomenaitulahyangkitakenaldengan sebutan pemantulan. Contoh kasusnya, jika seberkas sinar dari titik sumber F datang pada sebuah cermin, maka akan dipantulkan ke mata sehingga akan terbentuk bayangan titik F yakni F yang dapat dilihat oleh mata pada daerah tertentu. Fenomenapemantulanterjadipadaduabidangbatasyangberbeda,misalnya,medium udara dengan indeks bias (n) n=1 dan medium kaca dengan indeks bias n=1,5. yang mana dalam halinisebagianenergigelombangdatangakandipantulkandansebagianlagiakandibiaskan. Sinar yang datang mengenai bidang batas dengan sudut tertentu terhadap garis normalnya, sudut datang (i) , maka sinar tersebut juga akan dipantulkan dengan membentuksudut yang besarnya sama pula dengan sudut datangnya dan sudut ini disebut dengan sudut pantul .Gelombangdapatmengalamipemantulantotaldanjugamengalamipemantulanpada konduktor.Pemantulantotalmisalnyaterjadipadaintansehinggaintantanpaberkilau.Halini disebakankarenasinardatangdariintanmenujuudaradengansudutdatanglebihbesardari sudut kritis,maka sinar-sinar tersebut akan dipantulkan kembali ke intan. Oleh karenanya, intan dibentuksedemikiansehinggahampirsemuasinardatangkepermukaannyamembentuksudut yanglebihbesardarisudutkritidsehinggasinaryangdatangkeintansetelahmasukke permukaan dalamnya akan dipantulkan sempurna. Akibatnya intan tampak berkilauan. 3 Berdasarkan pemaparan di atas, penulis dalam makalah ini akan membahas makalah yang berjudulPemantulanTotaldanPemantulanpadaKonduktor.Sehinggadapatnantinya menambah pengetahuan terkait judul makalah ini. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkanlatarbelakangyangtelahdipaparkan,makadapatpenulisrumuskan beberapa masalah yaitu sebagai berikut. 1.Bagimana proses terjadinyapemantulan total? 2.Bagaimanakah pemantulan yang terjadi pada konduktor? 3.Bagaimanakah penerapan pemantulan total dan pemantulan pada permukaan konduktor dalam perkembangan teknologi? 4 BAB II PEMBAHASAN 2.1Pemantulan Total PemantulanSempurnaterjadiketikasemuacahayayangmenumbuksuatubidangatau bendadipantulkansecarakeseluruhan.Duafaktorutamayangmempengaruhikejadianini adalah indeks bias dari kedua medium dan sudut datang cahaya itu sendiri; Indeks bias merupakan parameter optik suatu material biasanya dinotasikan dengan n, dimananmerupakanpembagiankecepatancahayadiruanghampadengankecepatancahaya dimedium. beberapa nilai indeks bias yang sering dibahas, antaralain : n(udara)=1, n(air)=1.33, n(gelas)=1.5 . Sedangkan sudut datang adalah besar sudutyang dibuat oleh sinar cahaya datang dengan garis normal.Adapun proses pemantulan sempurna secara sederhana bisa dijelaskan sebagai berikut : Padagambar1diatas,Ketikacahayadatangdarimedium yangmemilikiindeksbias yanglebihtinggikemediumyangmemilikiindeksbiasyanglebihrendahmakacahayaakan diteruskan menjauhi garis normal. Jikasudutdatangterusdiperbesar,suatusaatakansampaipadakondisidimanasudut pantulsama dengan 90 derajat atau berada pada bidang pertemuan kedua medium, ditunjukkan pada gambar 2 berikut. Pada kondisi ini besar sudut i disebut juga sudut kritis. Gambar 1. Pemantulan 5 Adapun persamaan sudut kritis : 12sinnnik =(2.1) ki = sudut kritis medium lebih rapat (asal sinar datang) n1 = indeks bias medium kurang rapat (tempat sinar bias) n2 = indeks bias bahan lebih rapat (asal sinar datang) Kemudianjikakitaperbesarkembalisudutdatangdaricahayamelebihisudutkritis sepertipadagambar3,padasaatinilahpemantulansempurnamulaiterjadi.Prinsipinilahyang diterapkanpadaprosespentrasmisiancahayamelaluiseratoptikdenganmengaturberbagai indeks bias dan sudut datang agar di peroleh hasil yang maksimum. Jadi Agar pemantulan total dapat terjadi maka ada dua syarat yang harus dipenuhi yaitu : a.sinar datang harus dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat b.sudut datang lebih besar daripada sudut kritis Gambar 2. Pemantulan dengan sudut pantul90 0 Gambar 3. Pemantulan dengan sudut datang > sudut kritis 6 Bilani>ntberdasarkanhukumSnelliusdiperolehut>ui,karenauntukuantara0o sampai t/2, sin u merupakan fungsi naik secara monoton. Sudut ut mencapai t/2, maka sin ut = 1.Bilasudutdatangsamadenganui =ucyangdisebutsudutkritispadamanaut=t/2,maka menurut Hukum Snellius diperoleh ||.|

\|=itcnn1sin u (2.2) Bilagelombangdatangdengansudutlebihbesardariucmakaterjadipemantulantotal, dengandemikianpemantulantotalterjadibilauc 1,kondisidemikian mengarah pada kesimpulan bahwa cos ut menjadi sebuah fungsi imaginer. ||.|

\| = 1sinsincos22citiuuu 0 < ui s t/2(2.5) dengandemikiangelombangtransmisiyangdigambarkanolehgambar2.1denganvektor penjalaran kt dapat dituliskan dalam bentuk; ( )tytxtik rtikte e Eu u cos sin . + = (2.6) karenacosutsebagaisebuahfungsiimaginermakapersamaan2.5menyatakanbahwa gelombangtransmisiakanmenjalarsepanjangpermukaanbatasdanteratenuasisecara eksponensialsepnajangy.sehinggakitaakanperolehkoefisienreflektansiBerdasarkan persamaan t 1 i 2i 1TMcos n cos ncos 2ntu uu+= dan t 2 i 1i 1TEcos n cos ncos 2ntu uu+= diperolehbahwa 7 reflektansiuntukmasing-masingmodesamadengan1,dengandemikiantentutidakadaenergi yang mengalir melewati bidang batas. 2.2Pemantulan Pada sebuah Konduktor Untukmembahasperistiwapemantulangelombangolehsebuahkonduktor,makahasil yangditurunkanuntukpemantulandantransmisigelombangpadasebuahbidangbatas diterapkan pada sebuah metrial dengan indeks bias real diterapkan untuk material dengan indeks biaskompleksyaitudenganmenggantiindeksbiasrealdenganindeksbiaskomplekyang ekivalen, dalam hal inint yang berharga real diganti dengan indeks bias kompleks N dan ni = 1. Dengan menerapkan pada persamaan 3.48 diperoleh; ( )( )( )( )( )( )( )( )( ) ( )( ) ( )( ) ( )2 22 22 2**141111 11 11 11 1nK nnRnK nnK ninK n inK ninK n inK nN NN NR+ + =+ ++ = + + + + =+ + =(2.7) Jika indek bias dari material konduktor adalah imaginer murni N = inK maka akan diperoleh R = 1, dan materila tersebut akan menjadi sebuah reflektor sempurna. 2.3 Aplikasi Pemantulan Total Pemantulan total diterapkan pada alat optik ,seperti periskop, teleskop, serat optik.2.3.1Periskop Periskop adalahalatyangdigunakankapalselamuntukmelihatkeadaandiatas permukaanair(bisajugadigunakandalamkegiatanlaintapiyangpalingseringdan umum yaitu di kapal selam). 8 Prinsipkerja alatinimemanfaatkansifatpermukaancerminyangmemantulkan 4%intensitascaayayangjatuhtegaklurus.Untukmencapaiangkapelemahansebesar 50,000 kali atau lebih, hars digunakan pantulan dari beberapa kaca secara berturut-turut. Dalamalatyangditunjukkangambar4digunakanpelatgelasyangpermukaan belakangnyadihitamkandengancat.Apabilacahayadibiarkanjatuhdengansudut45o, setelah limakalipemantulanpantulanintensitas cahayatinggal3.3x10-6 dibandingkan hargasemula.Kelimapelatgelasdisusunmembentuksemacamperiskopyangkompak seperti pada gambar 4. Lubang tempat masuknya cahaya ditutup dengan pelat gelas yang tebal (5 mm) sebagai pengaman tambahan terhadap sinar-sinar ultra violet (pancaran ini tidak dapat menembus gelas). 2.3.2TeleskopTeleskop adalah alat optik yang digunakan untuk memperbesar benda-benda yang sangatjauhagarbisaterlihatlebihdekatdanjelasolehmatakita.Teleskopyang merupakanalatpalingpentingdalampengamatanastronomimulaidiperkenalkanoleh beberapailmuawanpadaawalabadke-17.IstilahteleskopberasaldaribahasaYunani yaitu tele yangberartijauhdan skopeinyangberartimelihatataumengamati. Teleskop sebenarnya hanyalah alat bantu, karena prinsip kerja teleskop itu membantu mata bekerja dalammengumpulkancahayasehingganampaklebihterangdandapatdiperbesar. Semakinbesardiameterteleskopmakasemakinbanyakcahayabintangyangdapat Gambar 1. Periskop 9 dikumpulkanteleskopsehinggabenda-bendalangityangkitalihatmenjadilebihterang dan tajam. Salah jenis teleskop yaitu Teleskop pantul, yang terdiri dari beberapa cermin dan lensayangbekerjadenganprinsippemantulan.Dalamkehidupannyata,teropongyang palingseringdigunakanadalahteropongpantul.Itukarenacerminlebihmudahdibuat dan murah dibandingkan lensa dan cermin lebih ringan dari pada lensa. 2.3.3Serat optik Seratoptikadalahpipakecildanpanjangterbuatdariplastikataukacayang digunakan untuk penyalur cahaya. Serat optik terdiri dari inti serat yang terbuat dari kaca berkualitas dan berindeks bias tinggi yang dibungkus oleh lapisan tipis kaca yang indeks biasnyalebihrendahsertabagianluarseratyangterbuatdariplastikataubahanlain untuk melindungi inti serat.Cahayadapatmelewatiseratoptikdariujungyangsatukeujungyanglain meskipunseratoptikitudibengkokkan.Endoskopdibuatdenganmemanfaatkanserat optik. Dengan bantuan endoskop para dokter dapat melihat bagian dalam tubuh manusia (misalnyalambung)danbahkanmemotretnya.Dalamteknologikomunikasiseratoptik digunakan untuk mengirim sinyal-sinyal komunikasi Gambar 2. Teleskop 10 2.4 Aplikasi Pemantulan pada permukaan Konduktor pada gelombang radio Setiap lembar solid konduktor akan memantulkan gelombang radio. Hal ini dilakukan karena gelombangelektromagnetikmenginduksiaruspadapermukaankonduktorsempurna.Arusini akan menghasilkan gelombang elektromagnetik sendiri. Gelombang sekunder akan membatalkan gelombanginsidendidalamPEC(sehinggatidakadagelombangdidalamPEC)danakan mewakiligelombangtersebarluarPEC.Dalamhalpermukaangelombangdataryangtersebar akan mengalami pemantulan yang bagus dari gelombang datang. Jika kita melihat hasil untuk gelombang pesawat, kita tahu bahwa sebuah gelombang bidang yangdihasilkanolehlembartakterbatassaatiniyangberjalansepanjangarahpolarisasiuntuk gelombangterpolarisasilinier.KitatahubahwajikagelombanginimelandalembarPECtak terbatasyangarusinduksiakansamadenganarussumberdanakanberjalankearahpolarisasi medanlistrikitu.Iniberartibahwaarusdiinduksipadalembaranyangsangatbesaryang menyaladiatasbagiankecildarilembarsekitarakanmengalirsepanjangsatuarah.Dengan demikian, kita dapat memotong strip di lembar ini sehingga kita sekarang memiliki banyak kabel yang berjalan di sepanjang arah polarisasi gelombang insiden itu.Arusinduksiakanmengalirdisepanjangsebagianbesar,katakanlah,arahx,jikaitukita ganti lembar solid dengan kabel terisolasi yang berjalan dalam arah x maka kita dapat mencapai refleksisamagelombangkarenaarusinduksibisasama.Inihanyabekerjasepanjangpolarisasi gelombang.Tapi,untukpolarisasilinierkitadapatmenguraikansetiapgelombangterpolarisasi linier ke dalam penjumlahan dua gelombang terpolarisasi linier ortogonal.Jadi,jikakitamenjalankansatusetkabelortogonaluntuksetpertama(katakansekarang dalamarahxdany)makaarusinduksidarigelombangmembusuk(yangsekarangkitaterurai menjadi gelombang x dan y terpolarisasi) dapat berjalan panjang dari kabel tanpa terhambat. Jika kitamembiarkankesenjanganantarakabel,makakitakitamasihdapatmencapaipemantulan sempurna jika kesenjangan berada di urutan subwavelength. Hal ini karena arus yang dihasilkan masihdapatmendekatirepresentasiyangbaikdarigelombangyangdipantulkan.Halinimirip denganbagaimanakitadapatmenghasilkansinyalaudiopada10KHzdandapatmereproduksi sempurna setiap sinyal dengan frekuensi 5 KHz. 11 BAB III PENUTUP 1.Pemantulan total dapat terjadi maka ada dua syarat yang harus dipenuhi yaitu : a.sinar datang harus dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat b.sudut datang lebih besar daripada sudut kritis 2.Padapemantulangelombangolehsebuahkonduktor,dapatditerapkanpemantulandan transmisi pada bidang batas dengan mengganti indeks bias real dengan indeks bias komplek yang ekivalen sehingga diperoleh( ) ( )2 2141nK nnR+ + =3.Penerapan pemantulan total dalam teknologi antara lain pada teleskop, persikop,pada serat optik. Serat optik merupakan pipa kecil dan panjang yang terbuat dari plastik atau kaca yang digunakanuntukpenyalurancahaya.Pemantulantotaldimanfaatkandalampenyaluran cahaya tersebut. 12 DAFTAR PUSTAKA Anonym.2011.PemantulanSempurna.tersediapadahttp://cttnkuliah117.wordpress.com /2011/05/28/pemantulan-sempurna/. Diakses pada 23 april 2012. Anonim.2011.PemantulanTotal.Tersediapadahttp://fisikanyaman2.wordpress.com/2011/02/02/ pemantulan-total/. Diakses pada 23 april 2012. Anonym.2011.PemantulanSempurna.Tersediapadahttp://fisika79.wordpress.com/tag/pemantulan-sempurna/. Diakses pada 23 april 2012. Anonym.2011.Teleskop.Tersediapada:http://engineeringtown.com/kids/index.php/elektronika/153-teleskop. Diakses pada 23 april 2012. Wibawa , Dwi Yoga. 2010. Cara Kerka Periskop. Tersedia pada http://kursus fisika. blogspot. com/ 2010/10/ cara-kerja-periskop. html. Artikel. Diakses pada 23 april 2012. Yasa ,putu. 2008. Gelombang dan optik (gelombang elektromagnet dan optik fisis). Singaraja : Universitas Pendidikan Ganesha.