polarisasi dan Difraksi Bragg

EKO NURSULISTIYO
Gambar dibawah memperlihatkan sebuah image dari mineral Beryl (kiri) dan enzim Rubisco (kanan)
yang ditembak dengan menggunakan sinar X. Struktur gambar tersebut disebut alur Laue (Laue
Pattern). Alur laue ini identik dengan struktur kristal yang terdapat pada atom penyusun material
yang ditembak sinar X tersebut.
Difraksi bragg
 Susunan kristal NaCl (kiri) dan perjalanan sinar difraksi pada atom-
atom penyusunya (kanan)
Difraksi bragg
 Sebuah kristal tersusun dari atom atom yang saling terikat satu sama lain. Terlihat pada
gambar diatas sebuah kristal NaCl. Kristal tersusun rapi dengan jarak yang sama dengan
d sehingga pada lebar yang besar menjadi sebuah kisi difraksi. Apabila ditembakkan
sinar X padanya maka sinar ini akan terpantul oleh atom-atom Na atau Cl yang ada
dalam kristal garam tersebut.
Foto alat difraksi bragg
Difraksi bragg
Contoh soal
 Sebuah kristal NaCl ditembak denga menggunakan
sinar-X dengan panjang gelombang 0,353 nm. Pada
detektor terlihat intensitas tertinggi orde 1 terjadi pada
sudut 8,15 derajat. Berapakah jarak antar atom
penyusun kristal NaCl tersebut?
Soal
 Difraksi bragg orde kedua dari sinar-x dengan panjang
gelombang 1,660 Amstrong pada satu set bidang
sejajar tembaga terjadi pada sudut 27,35 derajat.
Berapakah jarak antar atom penyususun tembaga?
 Difraksi bragg orde keempat dari sinar-x dengan
panjang gelombang 1,237 Amstrong pada satu set
bidang sejajar alluminium kristalin terjadi pada sudut
35,58 derajat. Berapakah jarak antar atom penyususun
allumunium kristalin tersebut?
POLARISASI
 Gelombang cahaya adalah gelombang transversal dengan medan
magnet B dan medan listrik E yang saling tegak lurus.
 Gelombang cahaya yang merupakan gelombang transversal juga dapat
mengalami kejadian berkaitan dengan sifatnya sebagai gelombang
transversal. Semua kejadian ini disebut sebagai efek polarisasi.
 Ganijati (2010) : polarisasi adalah perubahan orientasi medan listrik E.
Gelombang tali dan gelombang cahaya
Polarisasi karena serapan
 Cahaya matahari /lampu : tak terpolarisari (sumber acak)
 Instrumen : polarisator : polaroid : terdapat garis2 sejajar sbagai pemolarisasi
 Medan listrik yang searah dengan garis sejajar tersebut dapat lewat sedangkan jika tidak
searah akan diserap baik keseluruhan maupun sebagian.
 Pelat tersebut hanya mentransmisikan komponen-komponen rentetan gelombang yang
vektor-vektor listriknyabergetar searah dengan arah ini dan menyerap komponenkomponen medan listrik pada arah yang lain.
Polarisasi karena serapan
 Hal serupa juga terjadi pada saat cahaya yang tidak terpolarisasi melewati dua
buah polarisator yang membentuk sudut tertentu. Akan terjadi pengurangan
Intensitas akibat penyerapan medan listrik E.
Polarisasi karena serapan
 Jika polarisator membentuk sudut tertentu terhadap arah medan listrik
gelombang maka gelombang akan berkurang intensitasnya sesuai dengan
persamaan
 Persamaan ini disebut sebagai hukum Malus. Sudut yang dibentuk antara
polarisator dan medan gelombang akan mempengaruhi intensitas dari cahaya
yang melewati polarisator. Gambar 5 memperlihatkan dua buah polaroid (yang
belakang terkadang disebut analisator) yang membentuk sudut tertentu. Pada
saat sejajar sinar dapat lewat. Pada saat membentuk sudut tertentu sinar
berkurang Intensitasnya. Sedangkan pada saat membentuk sudut 90 derajat
sinar tidak dapat lewat kedua polaroid tersebut.
Conto....
 Sebuah polarisator dan analisator membentuk sudut
45 derajat. Berapakah perbandingan intesitas sinar
terpolarisasi yang melewati keduanya?
Soal
 Sebuah sinar tidak terpolarisasi melewati sebuah polarisator yang
mempunyai arah 30 derajat terhadap arah medan listrik sinar tersebut.
Hitunglah berapa bagian dari sinar yang ditransmisikan?
 Tiga buah polarisator disusun seperti gambar dibawah ini. Sudut
polarisator 1 adalah 30 derajat terhadap vertikal. Sudut polarisator
kedua 45 derajat dan sudut polarisator ketiga adalah 60 derajat. Jika
intensitas awal sinar masuk adalah 10 satuan, berapakah intensitas
sinar yang ditransmisikan?
POLARISASI KARENA PEMANTULAN
 Orientasi medan listrik cahay a berubah pada saat terjadi pemantulan pada
medium yang berbeda.
 Pada sudut datang ( ip ) tertentu maka semua sinar yang datang akan
direfleksikan sehingga mengalami polarisasi sempurna. Sudut ini khas untuk
berbagai jenis bahan/medium. Sudut ini diberinama sudut pemolarisasi
(polarizung angle).
POLARISASI KARENA PEMANTULAN
Soal
 Kita ingin menggunakan pelat gelas yang mempunyai
indeks bias 1,5 untuk dijadikan sebagai polarisator
pantul. Berapakah sudut polarisasi? Berapakah sudut
refraksi?
 Sebuah sinar terpolarisasi pantul sempurna pada
sudut 60 derajat. Berapakah indeks bias dari medium
pantul sinar tersebut?
BIAS RANGKAP/bias kembar
 Pada polarisasi karena refleksi terjadi pada
medium yang isotropik. Medium isotropik
adalah medium yang mempunyai sifat fisis
(misal kerapatan optis) kesegala arah sama.
Medium isotropik ini mempunya simetri
kubus yang teratur sehingga kecepatan cahaya
menjadi sama ke arah-arah yang terlewati.
 Akan tetapi sebagian kristal non kubik (
misal: kuarsa , turmalin , kalsit) bersifat non
– isotrop artinya kecepatan cahaya tidak
sama ke semua arah. Medium non-isotropik
adalah medium yang mempunyai sifat fisis ke
segala arah tidak sama. Dalam bahan yang
demikian laju cahaya tergantung pada arah
rambatan. Cahaya yang masuk dalam bahan
tersebut terbagi menjadi dua berkas ; yaitu
berkas cahaya biasa (ordiner) dan berkas
cahaya luar biasa (extra ordiner).
BIAS RANGKAP/bias kembar
POLARISASI KARENA HAMBURAN CAHAYA
 Hamburan cahaya: fenomena penyerapan cahaya dan pemancaran nya kembali oleh
suatu medium/ benda. Cahaya datang pada medium penghambur (cahaya datang tak
terpolarisasi) dalam arah sumbu Z : cahaya yang dihamburkan pada arah sumbu X
dipolarisasi pada arah sumbu Y, sedangkan cahaya yang dihamburkan pada arah sumbu
Y dipolarisasi pada arah X.
POLARISASI KARENA HAMBURAN CAHAYA
 Salah satu contoh Efek hamburan ini adalah langit yang berwarna
biru. Hal ini disebabkan oleh adanya molekul-molekul udara
yang ada di atmosfer bumi. Cahaya matahari yang polikromatis
mengandung berbagai macam panjang gelombang.
 Untuk sinar yang panjang gelombangnya panjang seperti merah
dan kuning dapat melewati atmosfer ini secara langsung
sedangkan panjang gelombang yang lebih pendek seperti sinar
berwarna biru tidak. Sinar berwarna biru akan dihamburkan oleh
molekul-molekul udara di atmosfer sehingga dapat kita lihat.
Frekuensi sinar biru adalah sesuai dengan frekuensi getaran
elektron dan komponen yang arahnya tegak lurus sehingga warna
ini yang banyak dihamburkan.
 Sedangkan pada senja hari didominasi warna merah karena sinar
matahari menempuh jarak yang lebih jauh ke kita daripada pada
siang hari. Atmosfer yang ditempuh pun juga lebih panjang
sehingga lebih banyak sinar biru yang dihamburkan. Akibatnya
sinar kuning, merah dan jingga yang bergerak lurus lebih banyak
kita lihat.
POLARISASI LINEAR, LINGKARAN DAN ELIPS
 Pada kondisi kristal tertentu , sinar biasa dan sinar luar biasa melalui jalan
yang sama, tapi dengan kecepatan yang berbeda. Setelah keluar dari kristal ,
kedua sinar akan berselisih fase , yang akan menghasilkan sinar terpolarisasi ,
yang bentuknya tergantung dari beda fase. Untuk beda fasenya : π/2 , 3π/2 ,
atau kelipatan ganjil dari π/2 , getaran yang dihasilkan akan berupa lingkaran.
 Untuk selisih fasenya : 0 , π , 2π, 3π , atau setiap kelipatan bulat dari π , getaran
yang dihasilkan akan linier .
 Untuk semua selisih fasa lainnya, getaran yang dihasilkan akan berupa ellips.
 Ketiga polarisasi ini juga bisa terjadi akibat 2 buah gelombang cahaya yang
orientasi arah medan listriknya berbeda bergabung menjadi satu. Jika orientasi
arah medan listriknya sama maka akan terjadi superposisi (interferensi atau
difraksi).
Polarisasi linear
POLARISASI LINGKARAN
POLARISASI ELLIPS