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