Difraksi Bragg & Polarisasi

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 braggSusunan kristal NaCl (kiri) dan perjalanan sinar difraksi

pada atom-atom penyusunya (kanan)

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.

Difraksi bragg

Foto alat difraksi bragg

Difraksi bragg

Contoh soalSebuah 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?

POLARISASIGelombang 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 komponen-komponen medan listrik pada arah yang lain.

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.

Polarisasi karena serapan

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

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?

Soal

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.

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 KARENA HAMBURAN CAHAYA

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