PENGARTIH IIYDUKSI MEDAN RANIO nRESWNCY

rssN 0854-0675
ArtikelPenelitian:
62-66
JurnalSains& Materratika
Volume 17Nomer 1 Januari2009
PENGARTIH IIYDUKSI MEDAN RANIO nRESWNCY (RD PAI}A DIPOLDIPOL
MOLEKUL AIR
IC SolianFirdausi,AhmadKnmil, Much.Azsm
Fisika,FMIPA UniversiusDiponegoro
Jurusan
ABSTRACT-The non-linearoptical poperly of rotry po\il€r of light polarizationin water hasbeen
develo@ using the Radio-Freguencyfield (RF-FielO- The RF-Field usedin the experimentis proftced by
RF generator,and it suppliesthe frequencyin the rmge betwen 6.04 to 14.56MH4 which then appliesto the
sarnples.The sourceof light with 632.8 nm-wavelengthand 532 nm-wave length re used to observethe
changeof rmglepolarizationof &e lighq after it passesttrougb the samples.Threemodesof the dircction of
the electric field of light are chosen0" (Eri) G of tight is parailel to E of RF-Fiel4 and 90"(E (E of ligbt is
perpendicularto E of the RF-Field) in order to determinatethe optimal change of the angle of the
polarizationB. The valuesof p is measuredas a fimction of R,F-Fiel4 € = Ow Boo, where &loo is the
aogularfrequencyof RF-Field and Bnp is the magnitudeof magneticfield msasuredin the centerof the coil
of the samples.The resultsof the experimentshow
which is assumedto be homogenyin the eireumstances
that the degreesof changeof Se potariation direction,rf is largestat the E, mode. It showsalso drat at
small wavelengthof light we obtain the lrger r7, which is indicatedthe higher fuquency of liglt will more
inducethe dipolesof moleculesof the sarnples.
Keywotds:nat linew optics,polarizeion angle,rotory power
PNNDAH{ILUAN
Ser:ingkaimpengukumndan shtdi awal
tentangoptika non-linier telah dilakukan [181, dan dibuktikan bahwa sifat optis bahall,
misalaya indek bias a dan perubahanarah
getar medan lishik suatu cahayafl setelah
melewati material, tergantung pada medan
luar yang dikenakan. Selain rnembuka
kemungkinan untuk sensor, juga untuk
rnenguji kualiats dari baha$ transparan.
Dalam refercnsi t3-51 telah didefinisikar
parameter baru, yakni sudut putar jenis
elekhooptis (atau magnetooptis), q yakni
derajat
sudut putar per satuan
perubahan medan lishik yang merupakan
nilai khas dari suatu material. Nilai tersebut
lebih besarunark bahanpolar dari padanonpolar, danterganfirngpadakonsentrasinya.
Dalam tulisan ini dihhas penggmsan
medaf,RF untuk mempelajaridipol-dipol air
pada sampel aquadespada sad dikenakan
medanRFEfek Elektro Optis
Secara umum dapat didefinisikan
bahwa efek elekhooptis
perubahansifat optis akibat dikenakanmedan
listrik luar. Gelasatau bahantransparanakan
aktivitas optik ketika berada
dalam medanmagnet.Bidang polarisasi dari
gelombangcahayayang beradadalammedan
magnetakm berputarsearahjarum jam aau
berlawanandtri arahjarum jam. Pentbahan
indek bias dari bahan sebanding dengan
perubahan medan magnet yang dikenakan
(/rr*B), dan juga cahaya yang dikeuakan
bahan tersebut terpolarisasikan sebesar B
(f n B\. Bila medan berosilasi dengan
frekuensi anguler @d, maka besarnya /
diberikanoloh persamaan[9]:
p e. atoB
(1)
Dalam kasus penelitian ini, kenaikan
besarnya,Bdiikuti pula dengankenaikan arn
sehingga dituliskan paramater aryB = e.
Perubahansudut pti{ar P dapat ditrliskan
sebagaifungsi medanfretuensia yakni [10]:
p = pa +dE
(2)
dengan 9o merupakan penrbahan zudut
polarisasi sebelumdiberi medanrf, dan a
menrpakankonstantalCIrakteristik.
K SofianFirdausLAlwod Komil, Much Azom:PengwuhInduksi...
6?
Artikel Penelitian
METODE PENELITIAN
Prosedur penelitian dan susunan
peralatan mengacu pada referensi 1101.
Sebelumpengamatanpadaaquades,peralatan
terlebih dahulu dikalibrasi dengan sampel
larutangula.
Ohsenasi pada bahan trznsparan
Parameterpenrbahanarah polarisasi
B diukur denganprinsip Mallus, digunakan
intensitasrelatif minimum yang diterima oleh
fotodetektor dari berkas sinar yang
tahapini, perubahanarah
ditransmisikan.Pada
polmisasi cahaya untuk setiap bahan
dengan variasi frekuensi
digunakandua modearahgetarmedancahaya
laser yakni 0'(Ey) dan 90" (Er). Setelah
cahayamelalui koil, cahayatersebutdianalisa
perubahan arah polarisasinya dengan
analisator. Dalam hal ini diambil nilai
intensitas minimumnya, artinya sumbu
transmisi polarisator dan sumbu transmisi
analisator saling tegak lurus. Gambar (l)
adalahsusunarperalatanpenelitian.
Gambar(1), setupalatpenelitian.l. sumberlaser,2. polarisator,3. koil, 4. sampel,
5. analisator,6. detektor,7 generatorRF.
J. Sains& Mat. VoL IT No. I Januori 2409: 62-66
63
. .. Artikel Penelitian
IIASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Kalibrasi
Seperti hasil-hasil sebelumny4
diperoleh perubahan sudut putar terhadap
konsentrasigula yang linier seperti t€rlihat
pada gambar (2). Dapat diketahui bdrwa
larutangula sudahbersifat optis aktif, artinya
walaupun tidak dikenai medan rf sudttr
polarisasi sinar laser yang melaluinya akan
mengalami penrbahan t€dtadsp variasi
konrenhasi.IIal brjadi karenasifat optis dnri
molekul larutangula.
Grdf( PfiD.h.n $dut Fohrb€i Sinrr |.erc
0
Stil ftlt|.b||gs| gufirtFotu*€l
aquadesdengianarahberkaslaserhijau tegak
iuius terhadapmedanrf.
ffi(
hnrbalnn Sdut Pobbei Sinarlager
532nn UIil* Aqurd$ RFTsg* Lurus
1.60
1./t0
1:0
1.00
'0.80
0.€0
0.iil'
0.20
0.00
60
flt
{rdMIIzT
100
Garubar (3) Grafik perubahan sudut
polarisasi sebagai fungsi t pada aquades
dengan A,=532nm dan arah bcrkss las€r
tegaklurus medanrf.
sudut
Gambar (2).
Gmfik
polarisasi cahaya tshadap konsentrasi
larutangula
DBn karena beatuk molekul gula
adalah berbentukspiial fteliks) denganarah
putar tertentu. Hal ini menyebabkankedua
komponen
kecepatanjalar yang
b,e$eda.Akib,atrya setelahmenempuhjarak
tertentu di dalam lanrtan gul4 komponen
polarisasitingkaranini akan mempunyaifasa
yang berbed4 sehinggapolarisasilinier yang
zuperposisi kedua komponen
polarisasilingfuran ini aiatr getarannyaakan
berubah.
Pcrubahan Sudut Polarilsasipada Aquades
Hasil eksperimenmenunjukkanbahwa
berkas cahaya dengan pa4iang gelombang
532 nm lebih efektif memutar bidang
polarimsi dari pada 632,8 nm. Pada garrbar
(3), ditunjukl€n penrbahansudut polarisasi
cahaya(B) tsrtradapmedan fukuensi pada
Terdapet dua grafik yang berbcdaKedrianya meuriliki peftedaan arah medan
listrik sinar laser dan untuk lebih jelasnya
adalahscbagaiberikut,
r Untuk sudutpolarisator0' (E lD
Dalam grafik tersebutarah medan lisnik
sinar laser dan medanrf yang dikenakan
pada bahan sejajr. Perubahan sudut
polarisasi (p) yang timbul akibat
perubahan medan rf meningkat s€cara
linier, dalan grafik tErsebut memiliki
gradien 0,0086 ofradMIIzI
.
r Untuk sudutpolarisator90o(Dl- )
Padagrafik crsebut arah medanlisbik sinar
laser tegak lurus terhad4 arah medan rf.
Dalam grafik tersebut, perubahan sudut
polarisasicahayajuga meningkatsecaralinier
dengan gradien yang sama besar bila
dibandingkan dengim grafik yang percilna.
Pada grafik tersebut memiliki gradien
0,00SSofrad-nllIzI.
K SofianFird&$| AlunadKamil, Much,Azam:PengaruhInduksi,,,
64
Artikel Penelitian
No
Laser
I
Merah
Tabel I Gradien
s /tvs t
Posisi
Sudut
Koil
Polarisasi(o )
Tegaklurus
0
a
Gradien
Caris( f radLltHz.T)
90
0.0045
0.0063
2
Hiiau
Seiaiar
0
90
0,0072
0.0075
J
Hiiau
Tesaklurus
0
90
0,0086
0,0088
Berikut ini akan ditinjau penyebab
terjadinyaperubahansudutpolarisasicahaya
pada medium aquades.Padaaquadeshanya
memiliki kandunganmolekul H2O saja di
dalam molekulnya. Aquades secara
keseluruhan
adalahnetralsecaralistrik, tetapi
ikatan kimia di dalam molekul itu
menyebabkanpergeseranmuatan, hasilnya
adalah sebuah muatan negatif netto pada
ujung olsigen dan muatanpositif netto pada
ujung hidrogen, yang membentuk sebuah
dipol listrik. Bila sebuahdipol listrik, seperti
molekul HzOdiletakkandidalamsuatumedan
rf sepertipadagambar4, maka ikatan dalam
molekul tersebutakan mengalamisejumlah
gayabalik tertentu.
B
..'-n
,,/, ,,,/
$-,t"
--"-->--'-
I
Gambar 4. ProsesPengutubansuatu
molekuldalamsebuahmedanrf
--'..(D
atg
-9.g
(a)
Gaya ini secarasederhanamendorong medan
rf untuk membebaskanikatan dalam medan.
Sehingga molekul dari medium transparan
tsrsebut akan membcntuk suatu polarisasi
molekul, hal ini dapat digambarkan dalam
gambar 5, dalam gambar tersebut keadaan
molekul sebelumdan sesudahdiberi medanrf
mengalamiperbedaan.
(b)
Gambar. 5, (a) Molekul sebelumdiberi rnedanrf (b) Molekul sesuclah
diberi medanrf
lnteraksi cahaya,yang membawa medan listrik E dengan 13mengakibatkan resultan nredan listrik
sebesarE' yang oerientasinyaberbedadari mula-mula (lihat gambar 6).
J. Sains& Mat. Yol. 17No. I Januari 2009:62-66
65
. -..
t6l
.
l-7]
tS]
t9l
Genber 6. Proses interaksi radiasi dengan
materi dari suattt molekul dalam sebuah
medan rf. E medan listrik laser sebelum
melewati medium dan B' sesudah melewati
medium
[10]
rtikel Penelilian
Sulistya B, 2005. Analisis Pengatah
Medan tr{agyet terhadap Indeks Bias
Bshsn Menggwnakan InterJbromeler
Michelson, Skripsi. Jurusan Fisika
I'MIPA Undip.
Wardal'a, A, Y &' Firdausi,K. S.
2004. Perhittmgan Reflektansi Dan
'frcmsmitansi Bahan TransPuran
Dalam Medan Listrik Luar, Berkala
Fisika, Vol. 8, No. 5, JurusanFisika
FMIPA UNDIP.
Widarsono, 2005. Pengaruh Medmt
Magnet terhadap'Sudut Poluriscrsi
Sinur l"u.serPutlu Ruhan Tran'spuran.
Skripsi. Jurusan tri ika FMIPA
UNDIP.
Yarif, A., 1985. Optical Electronic
College
CBS
Edition,
Third
Publishing,New'York.
Ahmad Kamil, M. Azam, K. Sofal
Firdausi, Berkala Fisika, 200,, vol.
10,no. 1,hal.93-97,APril.
KESIMPIILAI\I
Perubahan sudut polrisasi cahaYa
laser naik secara linier terhadap penrbahan
medan frekuensi (c,t&), dan terbesar terjadi
pada saat pemberian laser hijau pada posisi
tegak lurus medan rf (aB ) dan pada arah
sudut polarisator 900.
DAFTdR PUSTAKA
Krisno Prabowo, K. Sofian Firdausi,
il]
dan Much. Azarn, 2006, Berknla
Fisikt. ISSN: 1410-9662, Vol. 9,
No. 1, hal. 14, Januari.
Fathkiyah, Heri Sugito, dan K. Sofian
t2l
Firdausi, 2A06, Jurnal Sains dan
Matematikt,'Vol. 14, No" 2, hal. 6569. April.
Hari Wibowo dkk, 2006, Berkalcr
t3l
Fisika, Vol. 9, No. l, lral. 31136,
Januari
Sofian
Linda Perwirawati, K.
t4l
Firdausi, dan Indras Marhaendrajaya,
2006, Berkala Fisikn, vol. 15, na.2,
hal- 79-82,April.
K. Sofan Firdausi, Endri Ernawati,
l5l
dan Indras Marhaendrajaya, 2006,
Jtnnal Sainsdan Matematik, vol. 15,
no.4- hal. 149-152,Oktober.
56