jurnal fresnel

7/26/2019 Jurnal Fresnel

1/10

HUKUM PEMANTULAN FRESNEL

Ririn YulianingtiasJurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Jember

[email protected]

06 Juni 2016

ABSTRAK

Intensitas merupakan banyaknya energi foton dalam suatu luasan tertentu per satuan

waktu. Sifat intensitas cahaya berhubungan dengan sifat polarisasi gelombang.

Eksperimen ini dilakukan dengan pendekatan hukum pemantulan Fresnel untuk

mengidentifikasi sifat polarisasi cahaya. Eksperimen dilakukan dengan sudut awal

sampai dengan perlakuan tegak lurus dan paralel bidang datar baik padamedium gelas maupun akrilik. Sehingga akan diperoleh data terhadap sudut .Grafik yang terbentuk berupa kurva U namun tidak smooth. Sudut Brewster terbentuk

pada saat baik pada bidang gelas ataupun akrilik. Indeks bias gelas lebihbesar daripada indeks bias akrilik yaitu 1,5 dan 1,47. Karena nilai indeks biasnya

berbeda maka diperlukan adanya kalibrasi sebelum memulai eksperimen agar data

yang diperoleh akurat.

Kata kunci : Hukum Pemantulan Fresnel, Intensitas, Sudur Brewster

1. Pendahuluan

Polarisasi merupakan proses

pembatasan gelombang vektor yang

membentuk suatu gelombang

transversal sehingga menjadi satu arah.

Polarisasi hanya terjadi pada

gelombang transversal saja.Gelombang transversal mempunyai

arah rambat yang tegak lurus dengan

bidang rambatnya. Apabila suatu

gelombang memiliki sifat bahwa gerak

medium dalam bidang tegak lurus arah

rambat pada suatu garis lurus dapat

dikatakan bahwa gelombang tersebut

terpolarisasi linier (Krane,1992).

Menurut Giancolli (2001), cahaya

terpolarisasi dapat diperoleh dari

cahaya tak terpolarisasi dengan cara

pemantulan. Jika seberkas cahayamenuju ke bidang batas antara dua

medium maka sebagian cahaya akan

dipantulkan. Sudut datang yang

menghasilkan sinar pantul terpolarisasi
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]


2/10

sempurna disebut sudut polarisasi atau

sudut Brewster, .

(1)

Sudut Brewster bergantung pada

indeks bias bahan dari kedua sisi

permukaan pemantul. Jika bidang

datang dari udara ( ) menuju kebahan dengan indeks bias n ( ),maka persamaan (1) dapat dituliskan

menjadi :

(2)

Ketika gelombang dari tipe apapun

mengenai sebuah penghalang datar

(cermin), gelombang gelombang

baru dibangkitkan dan bergerak

menjauhi cermin. Fenomena ini

disebut dengan pemantulan.

Pemantulan terjadi pada bidang batas

antara dua medium berbeda sepertisebuah permukaan udara kaca. Pada

pemantulan cahaya berlaku hukum

pemantulan:

a) Sinar datang, garis normal dan sinar

pantul terletak pada satu titik bidang

datar;

b) Sudut datang sama dengan sudut

pantul (Katz, 2003).

Gambar 1.1 Komponen gelombang EM ketika datang

pada bidang batas.

(Sumber : Giancoli, 2001).

Berdasarkan gambar diatas dengan

sudut datang . Polariser akan

mentransmisikan komponen E sejajarbidang datang. Dengan memutar

polariser 90 dapat dipilih komponen

E yang tegak lurus bidang datang.

Dimana Bidang datang merupakan

bidang yang dilalui sinar datang dan

garis normal permukaan. Suatu

pengecualian bahwa pada sinar datang

yang tegak lurus semua arah polarisasi

dipantulkan dengan arah sama. Pada

sudut datang tertentu yang dikenalsebagai sudut polarisasi

p , tidak ada

cahaya yang dipantulkan

(Giancolli,2001).

Menurut Hecht dalam Tjia (1994)

menyatakan bahwa, dalam hukum

konservasi cahaya, dinyatakan bahwa

jika berkas cahaya mengenai bidang

batas suatu material, maka cahaya

tersebut akan mengalami transmisi,

refleksi, dan absorpsi. Hubungan

reflektansi (R) dan transmisi (T)

adalah:

R + T = 1 atau R = 1T (3)


3/10

Pemantulan fresnel sangat berarti

dalam semua sistem optik yang

memiliki indeks bias yang berbeda.Jumlah cahaya yang dipantulkan

bervariasi tergantung pada seberapa

besar perubahan indeks bias dan

komponen polarisasi cahaya.

Perumusan dari pemantulan fresnel

adalah:

(4)

Dengan adalah indeks bias mediumpertama, adalah indeks biasmedium kedua dan R adalah

reflektansi. Reflektansi dapat pula

diartikan sebagai perbandingan antara

intensitas sinar pantul () terhadapintensitas sinar datang (), sehinggaperumusan untuk reflektansi dapat

dituliskan dalam bentuk :

(5)

Praktikum hukum pemantulan

Fresnel ini bertujuan untuk mengetahui

pengaruh jenis bidang batas dan posisi

analizer terhadap nilai reflektansi yang

diperoleh serta arah polarisasi cahaya

pantul. Aplikasi dari hukum

pemantulan Fresnel ini dapat dilihat

pada kacamata UV. Dimana ketika

panjang gelombang sinar UV yang

lebih besar daripada sinar matahari

dieliminasi oleh kisi (polarizer) yang

terdapat pada kacamata. Sehingga

hanya cahaya matahari yang mampu

menembus medium kaca

(Bahrudin,2006).

2. Metode Percobaan

Praktikum hukum pemantulan

Fresnel dilakukan dengan merangkai

alat dan bahan sebagaimana pada

gambar dibawah

Gambar 2.1 Skema Praktikum Hukum Pemantulan Fresnel

(Sumber: Tim Penyusun Buku Panduan Praktikum

Eksperimen Fisika II, 2016).

Pada ekperimen hukum

pemantulan Fresnel peralatan yang

digunakan adalah sumber cahaya laserHeNe, Anguler translator yang

berfungsi sebagai tempat perubahan

sudut analyzer, 3 buah holder yang

berfungsi sebagai tempat untuk

meletakkan analyzer,gelas dan akrilik.

Layar pengamatan digunakan untuk

mengamati cahaya terusan. Bidang

gelas dan juga bidang akrilik yang

digunakan sebagai medium. Analyzer

yang berfungsi sebagai penyaringgelombang cahaya sehingga

mempunyai arah, fotometer yang

berfungsi untuk mengetahui besarnya

intensitas. Semua peralatan tersebut

diletakkan pada meja optic.


4/10

Langkah-langkah kerja yang

akan dilakukan dalam praktikum

pemantulan hukum Fresnel ini adalah :a. Cahaya Datang Tegak Lurus Bidang

Datar

b. Cahaya Datang Sejajar Bidang

Datar

1. Peralatan disusun seperti gambar 3.1

2. Sumber cahaya biasa diletakkan

pada ujung bangku optik, bidang gelasdiletakkan pada holder dan diletakkan

gabungan tersebut di atas translator

anguler

3. Layar diletakkan pada holder dandiamati berkas cahaya terusan lalu

diamati berkas cahaya terusan dengan

menggunakan fotometer.

4. Polarizer diletakkan (sebagai

analyzer) di depan fotometer dan diaturagar sumbu 0

o

vertikal (tegak lurus

bidang datang)

5. Diatur posisi translator anguler

sehingga berkas cahaya datang dangaris normal membentuk sudut

minimum dan dicacat intensitas cahaya

pantul.

6. Sudut translator anguler diubah

sebesar 5o

dari sudut minimum yang

sudah ditentukan sebelumnya. Dicatat

intensitas cahaya pantulnya

7. Sudut translator diubah (naikkan)

sudut datangnya dan catat irsampai

posisi sudut 90

0

(diamati cahayadatang io).

1. Polarisator diputar (analiser di

depan fotometer) pada sudut 900

.

Pada keadaan ini cahaya yangditransmisikan oleh analiser paralel

2. Dilakukan langkah seperti pada

percobaan cahaya tegak lurus

bidang datang no.4,5,6 dan 7.

3. Dilakukan langkah yang sama

dari langkah pada percobaan cahaya

tegak lurus dan paralel bidang

datan untuk medium akrilik


5/10

Metode analisis yang digunakan

dalam praktikum hukum fresnel ini

adalah sebagai berikut :a. Tabel Pengamatan

Intensitas

()

(R ukur)2

15

20

25

--

90

b. Ralat

(sejajar)

saar

(udara) (

)(sejajar dan tegak

lurus)

c. Grafik

Gambar 2.2 Grafik Hubungan Sudut

Datang Terhadap Intensitas

3. Hasil dan Pembahasan

3.1 Hasil

Hasil yang diperoleh dari

eksperimen hukum pemantulan

Fresnel ini adalah :

3.1.1 Tabel

Tabel 3.1 Hasil pengamatan saat sinar

datang sejajar bidang datar pada

medium gelas

Intensitas(I)

15 14,4 15,6 0,1 0,923

20 12,6 15,6 0,1 0,808

25 10,2 15,6 0,1 0,654

30 9,6 15,6 0,1 0,615

35 7,8 15,6 0,1 0,5

40 6,6 15,6 0,1 0,423

45 4,8 15,6 0,1 0,308

50 3,6 15,6 0,1 0,231

55 0,6 15,6 0,1 0,038

60 4,2 15,6 0,1 0,269

65 6 15,6 0,1 0,385

70 8,4 15,6 0,1 0,538

75 10,4 15,6 0,1 0,667

80 13,2 15,6 0,1 0,846

85 14,4 15,6 0,1 0,923

90 15,6 15,6 0,1 1


6/10


tegak lurus bidang datar pada medium

gelas Intensitas

(I)

15 3,6 21,3 0,1 0,169

20 4,8 21,3 0,1 0,225

25 5,4 21,3 0,1 0,254

30 6,3 21,3 0,1 0,296

35 7,8 21,3 0,1 0,366

40 10,2 21,3 0,1 0,479

45 11,4 21,3 0,1 0,535

50 12 21,3 0,1 0,563

55 12,6 21,3 0,1 0,592

60 13,8 21,3 0,1 0,648

65 15 21,3 0,1 0,70470 16,2 21,3 0,1 0,761

75 17,4 21,3 0,1 0,817

80 18 21,3 0,1 0,845

85 19,6 21,3 0,1 0,920

90 21,3 21,3 0,1 1


sejajar bidang datar pada medium

akrilik

Intensitas(I)

15 16,2 19,6 0,1 0,827

20 13,2 19,6 0,1 0,673

25 12 19,6 0,1 0,612

30 10,5 19,6 0,1 0,536

35 7,8 19,6 0,1 0,398

40 5,4 19,6 0,1 0,276

45 3 19,6 0,1 0,153

50 1,8 19,6 0,1 0,092

55 1,2 19,6 0,1 0,061

60 3,4 19,6 0,1 0,173

65 7,2 19,6 0,1 0,367

70 9,8 19,6 0,1 0,5

75 10,4 19,6 0,1 0,531

80 16,6 19,6 0,1 0,847

85 19,2 19,6 0,1 0,980

90 19,6 19,6 0,1 1


tegak lurus bidang datar pada medium

akrilik Intensitas

(I)

15 6,3 25,8 0,1 0,244

20 9 25,8 0,1 0,349

25 10,8 25,8 0,1 0,419

30 12 25,8 0,1 0,465

35 13,2 25,8 0,1 0,512

40 14,4 25,8 0,1 0,558

45 15,3 25,8 0,1 0,593

50 16,8 25,8 0,1 0,651

55 18,3 25,8 0,1 0,709

60 19,8 25,8 0,1 0,767

65 21,3 25,8 0,1 0,82670 22,8 25,8 0,1 0,884

75 24 25,8 0,1 0,930

80 24,6 25,8 0,1 0,953

85 25,2 25,8 0,1 0,977

90 25,8 25,8 0,1 1

3.1.2 Grafik

Gambar 3.1 Grafik Hubungan Sudut Terhadap

Intensitas (I/I0) Saat Sejajar Bidang Datang

Pada Medium Gelas

y = 0,0015x + 0,4933

R = 0,0153

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

0 20 40 60 80 100

I/I0

teta


7/10


Intensitas (I/I0) Saat Tegak Lurus Bidang

Datang Pada Medium Gelas


Intensitas (I/I0) Saat Sejajar Bidang Datang

Pada Medium Akrilik


Intensitas (I/I0) Saat Tegak Lurus Bidang

Datang Pada Medium Akrilik

3.2 Pembahasan

Ekperimen hukum pemantulan

Fresnel dilakukan untuk menentukanreflektansi pada bidang gelas dan

akrilik sebagai bidang pantul.

Eksperimen dilakukan melalui dua

percobaan variasi cahaya yang

dilakukan dengan mengubah sudut

pada bidang gelas atau akrilik

sehingga cahayanya dapat divariasi

menjadi dua bagian yaitu cahaya yang

tegak lurus terhadap bidang datang dan

cahaya yang sejajar terhadap bidang

datang. Hasil yang didapatkan berupa

grafik hubungan antara perubahan

sudut dengan intensitas relative ( )yang dapat digunakan untuk

menentukan sudut Brewster dari

bidang gelas atau akrilik. Sudut

Brewster ini dapat digunakan untuk

mencari nilai indeks bias dari bidang

gelas atau akrilik. Jika nilai indeks bias

dari bidang gelas atau akrilik sudah

diketahui maka nilai reflektansi pada

bidang gelas dan akrilik dapat

diketahui juga.

Berdasarkan data yang

diperoleh, didapatkan grafik hubungan

sudut datang dengan intensitas

relative

(

) yang cenderung

memberikan pola nilai maksimum dan

minimum tertentu. Pola tersebut dapat

terlihat pada gambar 3.1 sampai 3.4.

pada grafik hubungan sudut datang terhadap intensitas ( )pada saat sinar

y = 0,0109x + 0,0028

R = 0,993

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

0 20 40 60 80 100

I/I0

teta

y = 0,003x + 0,3422R = 0,0553

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

0 20 40 60 80 100

I/I0

teta

y = 0,01x + 0,1509R = 0,9884

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

0 20 40 60 80 100

I/I0

teta


8/10

datang sejajar dengan bidang datar

baik pada medium gelas ataupun

akrilik diperoleh grafik berupa kurvaU namun tidak smooth dan

mempunyai nilai intensitas yang

mendekati 0. Kondisi tersebut

mendefinisikan sebuah besaran yang

disebut sudut Brewster. Kondisi ini

menyatakan bahwa seluruh cahaya

pantul terpolarisasi, dengan kata lain

tidak ada komponen cahaya pantul

yang sejajar bidang datang. Pada sinar

sejajar bidang datar, saat sudut

intensitasnya semakinmengecil dan mendekati 0 pada sudut

dan intensitasnya bernilai besarsaat diatas sudut sampai . Jadi,baik pada medium gelas ataupun

akrilik, saat sinar datang sejajar

dengan bidang datang maka intensitas

yang diperoleh akan semakin mengecil

sampai mendekati sudut Brewster dansemakin naik kembali saat menjauhi

sudut brewster. Sedangkan pada

gambar 3.2 dan 3.4 grafik hubungan

sudut datang terhadap intensitas ( )pada saat sinar datang tegak lurus pada

bidang datar baik pada medium gelas

ataupun akrilik, grafik yang diperoleh

sama yaitu linear keatas. Hal tersebut

menunjukkan bahwa saat sinar tegaklurus dengan bidang, semakin besar

sudut datangnya maka nilai intensitas

yang terbaca oleh fotometer akan

semakin besar pula. Pada posisi cahaya

tegak lurus bidang datang, intensitas

cahaya pantul lebih besar

dibandingkan saat sejajar karena ketika

suatu cahaya terpolarisasi pada suduttertentu, maka intensitas pada sudut

tersebut adalah paling tinggi

dibandingkan intensitas pada sudut

lainnya. Hal ini mengindikasikan

bahwa cahaya hasil pemantulan

terpolarisasi tegak lurus terhadap

bidang datang dan arah gelombang

dengan medan listriknya adalah

sejajar. Sehingga pada posisi tegak

lurus tidak didapatkan sudut Brewster

atau ( )tidak sama dengan 0.

Sudut Brewster yang diperoleh

pada kedua medium gelas dan akrilik

adalah sama yaitu sebesar . Namunsudut Brewster ini hanya didapatkan

saat posisi cahaya datang sejajar

terhadap bidang datang. Jadi, pada saat

sudutnya nilai intensitas yangdihasilkan akan sama dengan atau

mendekati nol. Karena sudut Brewster

merupakan sudut yang menyebabkan

intensitas cahaya pantul nol atau

mendekati nol. Dan adanya sudut

Brewster ini mengindikasikan sifat

polarisasi hukum Fresnel yaitu

polarisasi yang dimunculkan akibat

adanya pembiasan atau reflektansi dan

transmisivitas gelombang.

Hal yang membedakan dari

kedua medium ini saat berada pada

perlakuan yang sama yaitu nilai

intensitas yang diperoleh pada gelas


9/10

jauh lebih besar daripada nilai

intensitas yang diperoleh dari medium

akrilik. Hal tersebut dipengaruhi olehnilai indeks bias gelas yang lebih besar

daripada indeks bias akrilik. Dengan

indeks bias gelas adalah 1,5 dan akrilik

sebesar 1,47. Perbedaan indeks bias

tersebut mengakibatkan nilai

reflektansi yang didapatkan berbeda

dimana nilai reflektansi untuk medium

akrilik lebih besar daripada nilai

reflektansi pada medium gelas.

Berdasarkan hasil eksperimen

hukum pemantulan Fresnel, dapat

diketahui bahwa jenis bidang batas dan

posisi analizer berpengaruh terhadap

nilai reflektansi, nilai reflektansi pada

tiap bidang batas terus meningkat saat

tegak lurus terhadap bidang datang

(analizer 00), maka dapat ditentukan

bahwa arah polarisasi cahaya pantul

adalah tegak lurus terhadap bidag

datang.

4. Kesimpulan dan Saran

4.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang diperoleh

berdasarkan hasil eksperimen hukum

pemantulan Fresnel adalah sebagai

berikut :

1. Grafik hubungan antara sudut

datang terhadap intensitas ( )padasaat cahaya sejajar bidang datang yaitu

berupa kurva U namun tidak smooth.

Sedangkan grafik yang diperoleh pada

kondisi cahaya datang tegak lurus

bidang datang adalah garis linear

keatas.

2. Sudut Brewster terbentuk pada

kondisi cahaya datang sejajar bidang

datang yaitu pada sudut baik padamedium akrilik maupun gelas.

3. Nilai indeks gelas lebih besar

daripada nilai indeks bias akrilik yaitu

sebesar 1,5 dengan 1,47. Sehingga

menyebabkan nilai reflektansi untukmedium akrilik lebih besar daripada

gelas.

4.2 Saran

Saran yang diberikan untuk

praktikum pemantulan hukum Fresnel

ini yaitu praktikan harus memahami

terlebih dahulu apa yang akan

dilakukan saat praktikum dan data apa

saja yang harus diamati. Selain itu,praktikan juga harus lebih teliti dan

berhati-hati dalam mengoperasikan

alat agar data yang diperoleh akurat.

Karena ketidakakuratan data yang

diperoleh menyebabkan hasil

pembahasan akan berbeda dengan teori

yang ada.


10/10

Daftar Pustaka

Bahrudin. 2006. Kamus Fisika Plus.

Bandung : Epsilon Grup.Giancoli, D.C. 2001. Fisika Jilid II

Edisi kelima. Jakarta : Erlangga.

Katz, M. 2003. Introduction To

Geometrical Optics. USA:

Wrold Scientific Pub Co Inc.

Tim Penyusun Buku Panduan

Praktikum Eksperimen Fisika II.

2016. Buku Panduan Praktikum

Eksperimen Fisika II. Jember :

Laboratorium Fisika Modern dan

Optoelektronika Jurusan Fisika

Fakultas MIPA, Universitas

Jember.

Tjia,M.O. 1994. Gelombang. Solo :

Dabara Publisher.

jurnal fresnel

Documents