Download - FI-1201 Fisika Dasar IIA
FI-1201Fisika Dasar IIA
Kuliah-17Polarisasi 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.
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.
Propagasi Gelombang EM…
Spektrum Gelombang EMRadio waves
10-2 m to 103 m
Radio & TV broadcastRadio communications
Microwaves
10-2 m Microwaves ovenSatellite telecommunicationradar
Infra-red (IR)
10-4 m Remote controlMedical IR photography
visible light
4x10-7 m to 7x10-7 m
Ultra-violet (UV)
10-8 m Causes sun-tanFluorescent lightChecking banknotesSterilizing water
X-rays 10-10 m Medical diagnosisInspecting welded joint
Gamma rays 10-13 m Radiotherapysterilization
Spektrum Gelombang EM…
Spektrum Gelombang EM
Intensitas Gelombang Cahaya
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
21 EEE
Intensitas gelombang gabungan adalah sebanding dengan kuadrat medan listrik resultan:
221
2 )( EEEI
Interferensi cahaya berhubungan dengan superposisi gelombang cahaya ketika mereka berinteraksi
Transport Energi Aliran energi dalam gel. EM diukur dengan laju
energi per satuan luas yang biasa dinyatakan dengan Vektor Poynting, S.
Time average dari S dikenal sebagai Intensitas gel.EM
rmsrmsrms BEEc
SI00
11 2
2211
)kontanta(1
BcEc
EBS
cBE
xx
000
0
BEBES
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
vibrationsy
propagationz 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.
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.
Vektor E dari tiap-tiap gelombang dalam cahaya tak terpolarisasi dilihat dari arah penjalaran
E
Cahaya
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.
vektor resultan medan E dari berkas cahaya terpolarisasi
E
z
y
xB
Ec
Bidang x-y adalah bidang polarisasi.
Bidang yang dibentuk oleh vektor resultan medan E dan arah propagasi gelombang disebut bidang polarisasi (plane of polarization) dari gelombang cahaya (EM)
Berkas cahaya terpolarisasi
Berkas tak terpolarisasi Tampak dariArah sinar
Berkas terpolarisasiBidang polarisasi: plane to slide
Berkas terpolarisasi Bidang polarisasi: plane of the slide
Representasi dari berkas terpolarisasi & tidak terpolarisasi
Hubungan antara I dan pertama kali ditemukan oleh insinyur AD Prancis E. L. Malus secara kebetulan pada tahun 1809.
I = I0 cos2
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:
Transmission axis
Transmission axis
I0 I
Polarizing sheets
E0 E
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:
Pelat polarisator ke-2 hanya meneruskan bagian dari cahaya terpolarisasi yang bersesuaian dengan komponen E//.
E= E0 sin
E// = E0 cos
E//
E0
Transmission axisof polarizer
Transmission axisof analyzer
E
Hukum Malus…
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