Polarisasi oleh hamburan

FI-1201
Fisika Dasar IIA
Kuliah-17
Polarisasi Gelombang EM
Polarisasi
Gelombang Elektromagnetik
Propagasi gelombang EM




Dapat menjalar melewati ruang hampa (vakum)
Gelombang EM adalah gelombang transversal,
artinya arah getaran vektor medan listrik dan
magnetik adalah tegak lurus arah perambatan.
Dihasilkan oleh muatan listrik dipercepat ->
gelombang EM
Gelombang EM dapat juga diproduksi dari atom
atau molekul yang tereksitasi.
Propagasi Gelombang EM…
Gambar ini menunjukkan diagram skematik dari
propagasi suatu gelombang EM dalam arah sb-x
dengan kecepatan c. Medan listrik E bergetar dalam
bidang x-y dan medan magnetik B bergetar dalam
bidang x-z. E dan B selalu tegak lurus satu sama lain.
Spektrum Gelombang EM
Radio
waves
10-2 m to 103
m
Microwaves 10-2 m
Infra-red
(IR)
10-4 m
visible light 4x10-7 m to
7x10-7 m
Radio & TV broadcast
Radio communications
Microwaves oven
Satellite
telecommunication
radar
Remote control
Medical IR photography
Spektrum Gelombang EM…
Ultra-violet (UV) 10-8 m
Causes sun-tan
Fluorescent light
Checking banknotes
Sterilizing water
X-rays
10-10 m
Medical diagnosis
Inspecting welded joint
Gamma rays
10-13 m
Radiotherapy
sterilization
Spektrum Gelombang EM
Intensitas Gelombang Cahaya
Interferensi cahaya berhubungan dengan superposisi
gelombang cahaya ketika mereka berinteraksi
Ketika dua gelombang cahaya melintas satu sama lain,
medan listrik resultan E pada titik persimpangan sama
dengan penjumlahan dari masing-masing medan listrik
E1 dan E2
E  E1  E2
Intensitas gelombang gabungan adalah sebanding dengan
kuadrat medan listrik resultan:
I  E 2  ( E1  E 2 ) 2
Transport Energi

Aliran energi dalam gel. EM diukur dengan laju energi
per satuan luas yang biasa dinyatakan dengan Vektor
Poynting, S.
1
S
ExB  (kontanta )ExB
0
E  cB
S

1
0
EB 
1
0c
E2 
c
0
B2
Time average dari S dikenal sebagai Intensitas gel.EM
I S 
1
0c
Erms 
2
1
0
Erms Brms
POLARISASI
Polarisasi

Umumnya penjalaran gelombang EM sama dalam
segala arah atau secara keseluruhan menjalar
secara acak. Dikatakan sebagai gelombang yang
tidak terpolarisasi:
Contoh: sinar matahari, sinar lampu
y
z
vibrations
propagation
Medan E
Polarisasi gelombang secara parsial

Gangguan dalam suatu arah paling besar
tetapi pada arah yang lain (yang tegak
lurus) paling kecil.
Polarisasi gelombang total (bidang)

Gangguan menjalar hanya dalam suatu arah
tertentu saja.
Cahaya
Pembahasan tentang cahaya merupakan salah satu pembahasan
yang paling menarik tentang gel. EM. Maka selanjutnya dalam
pembahasan polarisasi ini akan dibahas mengenai cahaya.
Gelombang cahaya dipancarkan melalui proses de-eksitasi atom
dalam sumber cahaya. Berkas cahaya dari suatu sumber cahaya
biasa terdiri dari sejumlah besar gel. em dengan orientasi vektor
medan E (juga medan B) yang acak dan sama ke semua arah.
Berkas cahaya seperti ini dikenal sebagai cahaya yang tidak
terpolarisasi.
E
Vektor E dari tiap-tiap
gelombang dalam cahaya
tak terpolarisasi dilihat dari
arah penjalaran
Berkas cahaya terpolarisasi
Jika semua gelombang dari cahaya
memiliki vektor medan E dalam arah
yang sama pada setiap saat, maka
akan menghasilkan satu vektor
resultan medan E, dan selanjutnya
berkas
cahaya
ini
dikatakan
terpolarisasi secara linier, atau
terpolarisasi bidang, atau singkatnya
terpolarisasi.
Bidang yang dibentuk oleh vektor
resultan medan E dan arah propagasi
gelombang disebut bidang polarisasi
(plane
of
polarization)
dari
gelombang cahaya (EM)
E
vektor resultan medan E dari
berkas cahaya terpolarisasi
y
E
c
x
B
z
Bidang x-y adalah
bidang polarisasi.
Representasi dari
berkas terpolarisasi & tidak terpolarisasi
Berkas terpolarisasi
Bidang polarisasi: plane of the slide

 

 


Berkas terpolarisasi
Bidang polarisasi: plane  to slide
Berkas tak terpolarisasi
Tampak dari
Arah sinar
Hukum Malus
Ketika suatu berkas cahaya tidak terpolarisasi dengan intensitas Io
dilewatkan melalui dua lembar polaroid yang digandeng, intensitas yang
ditransmisikan I bervariasi sebagai kuadrat kosinus sudut antara dua
sumbu transmisi, yaitu:
Polarizing sheets
I = I0 cos2 

I0
I
E0
Transmission
axis
E
Transmission
axis
Hubungan antara I dan  pertama kali ditemukan oleh insinyur AD
Prancis E. L. Malus secara kebetulan pada tahun 1809.
Hukum Malus…
Hukum Malus dapat dipahami dari penjelasan berikut: Vektor medan listrik
E0 dari cahaya terpolarisasi yang dihasilkan oleh pelat polarisator ke-1 dapat
dibagi ke dalam 2 komponen, yang satu sejajar dan yang lain tegak lurus
terhadap sumbu transmisi dari pelat polarisator ke-2, sebagaimana
ditunjukkan dalam diagram berikut:
Transmission axis
of polarizer
Transmission axis
of analyzer
E0
E
E= E0 sin 
E// = E0 cos 

E//
Pelat polarisator ke-2 hanya meneruskan bagian dari cahaya terpolarisasi
yang bersesuaian dengan komponen E//.
Contoh

Dua pelat polarisator memiliki arah polarisasi yang sama
sehingga intensitas Im dari cahaya yg diteruskan adalah
maksimum. Ke sudut berapa pelat harus diputar supaya
intensitas turun menjadi separohnya.
Jawab:
I = ½ Im
½ Im = Io cos2 
 = cos-1 (1/2) =  45o,  135o