Polarisasi
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| polarisation/ˌpəʊləraɪˈzeɪʃn/ | polarisasi |
| transverse/trænsˈvɜːs/ | melintang |
| polarising filter/ˈpəʊləraɪzɪŋ ˈfɪltə/ | filter polarisasi |
| transmission axis/trænˈsmɪʃn ˈæksɪs/ | sumbu transmisi |
| longitudinal/ˌlɒŋɡɪˈtjuːdɪnl/ | longitudinal |
| unpolarised/ʌnˈpəʊləraɪzd/ | tidak terpolarisasi |
| Malus's law/ˈmæləsɪz lɔː/ | hukum Malus |
| intensity/ɪnˈtensɪti/ | intensitas |
Kacamata hitam yang memotong silau
- Kacamata polarisasi memblokir silau dari air dan jalan.
- Putarlah dan kecerahan berubah — meskipun pemandangan tidak berubah.
- Mereka bekerja dengan meneruskan cahaya hanya dalam satu bidang.
Laboratorium intensitas polarisasi
intensitas berubah sesuai sudut polarizer
Putar sebuah polarizer dan lihat mengapa hanya gelombang transversal yang dapat dipolarisasi.
Apa itu polarisasi
- Polarisasi berarti membuat gelombang transversal bergetar dalam satu bidang saja.
- Filter polarisasi meneruskan bagian yang sejajar dengan sumbu transmisi dan memblokir sisanya.
Memolarisasi gelombang transversal berarti membuatnya bergetar:
Filter polarisasi hanya meneruskan getaran yang sejajar dengan sumbunya, meninggalkan gelombang dalam satu bidang tunggal.
Hanya gelombang transversal
- Gelombang transversal memiliki banyak bidang untuk dipilih, sehingga dapat terpolarisasi.
- Gelombang longitudinal (suara) bergetar sepanjang arah rambat—tidak ada bidang lain, sehingga tidak dapat.
- Jadi: jika suatu gelombang dapat terpolarisasi, maka ia pasti transversal.
Gelombang tak terpolarisasi bergetar dalam banyak bidang; gelombang terpolarisasi bergetar dalam satu bidang
Gelombang suara dapat dipolarisasi.
Tidak — suara adalah gelombang longitudinal (bergetar searah rambat), jadi tidak ada bidang lain untuk dipilih.
Jika suatu gelombang dapat dipolarisasi, maka gelombang tersebut pasti ____.
Hanya gelombang transversal yang memiliki arah getar tegak lurus terhadap rambat, sehingga hanya mereka yang dapat dipolarisasi.
Suara tidak dapat dipolarisasi karena merupakan gelombang ____.
Polarisasi membatasi osilasi pada satu bidang, dan gelombang longitudinal sudah berosilasi hanya sepanjang satu garis, yaitu arah rambat. Tidak ada lagi yang bisa dibatasi.
Kalimat ujian untuk "mengapa bukan suara?"
- Dua poin, dua ide: suara adalah longitudinal, sehingga getarannya sejajar dengan arah perpindahan energi.
- Hanya ada satu kemungkinan arah getaran, sehingga tidak ada bidang yang bisa dipilih oleh filter.
- Cahaya adalah transversal, sehingga getarannya bisa berada di semua bidang tegak lurus terhadap arah rambat—filter dapat memilih salah satunya.
Pasangkan setiap gelombang dengan kemampuan polarisasinya.
Polarisasi membatasi osilasi pada satu bidang, dan gelombang longitudinal sudah berosilasi sepanjang satu garis tunggal. Hanya gelombang transversal yang dapat dipolarisasi.
Hukum Malus
- Melalui filter pada sudut $\theta$ terhadap polarisasi: $I = I_0\cos^{2}\theta$.
- $\theta = 0^{\circ}$: semuanya lolos. $\theta = 90^{\circ}$: semuanya terblokir.
Filter silang (a) memblokir cahaya; filter sejajar (b) membiarkannya lewat
Cahaya terpolarisasi dengan intensitas $100\ \dfrac{\text{W}}{\text{m}^2}$ mengenai filter pada sudut $60^{\circ}$ terhadap bidangnya. Berapa intensitas yang tembus?
$I = I_0\cos^{2}\theta = 100 \times \cos^{2}60^{\circ} = 100 \times 0.25 = 25\ \dfrac{\text{W}}{\text{m}^2}$.
Contoh soal: satu filter
- Cahaya terpolarisasi dengan intensitas $I_0$ bertemu filter pada $\theta = 60^{\circ}$.
- $I = I_0\cos^{2}60^{\circ} = I_0 \times (0.5)^{2} = \dfrac{I_0}{4}$.
- Amplitudo: intensitas sebanding dengan kuadrat amplitudo, jadi rasio amplitudonya adalah akar kuadratnya: $\dfrac{A}{A_0} = \cos 60^{\circ} = 0.50$.
- Dua filter silang ($90^{\circ}$) tidak meneruskan cahaya sama sekali.
Dua filter pemolar disilangkan pada $90^{\circ}$. Berapa banyak cahaya yang tembus?
$I = I_0\cos^{2}90^{\circ} = 0$ — filter silang memblokir cahaya sepenuhnya.
Cahaya terpolarisasi melewati filter yang sumbunya membentuk sudut $60^{\circ}$ terhadap bidang polarisasinya. Berapakah rasio amplitudo transmisi terhadap amplitudo insiden?
$\dfrac{I}{I_0} = \cos^{2}60^{\circ} = 0.25$, dan $I \propto A^{2}$, sehingga $\dfrac{A}{A_0} = \sqrt{0.25} = \cos 60^{\circ} = 0.50$.
Cahaya terpolarisasi dengan intensitas 80 W/m^2 bertemu filter pada sudut 60 derajat terhadap bidang polarisasinya. Berapa intensitas yang tembus, dalam W/m^2?
Malus: I = I0 cos^2(theta) = 80 x 0.25 = 20 W/m^2. Mengkuadratkan kosinus adalah langkah yang sering dilewatkan, dan jika diabaikan hasilnya menjadi 40.
Filter ketiga di tengah
- Dua filter silang memblokir segalanya. Geser filter ketiga di antaranya pada $45^{\circ}$ dan cahaya akan tembus kembali.
- Filter tengah meneruskan $\cos^{2}45^{\circ} = \dfrac{1}{2}$ dari cahaya dan mengubah bidangnya menjadi $45^{\circ}$.
- Filter terakhir sekarang hanya $45^{\circ}$ dari bidang baru itu, sehingga meneruskan setengahnya lagi.
- Setiap filter bekerja pada cahaya saat tiba, bukan pada berkas aslinya.
Cahaya tidak terpolarisasi bertemu dua filter silang. Manakah pernyataan yang benar? Pilih semua yang berlaku.
Setiap filter memolarisasi ulang sepanjang sumbu sendiri, sehingga setiap sudut berikutnya diukur dari filter sebelumnya, yang merupakan alasan mengapa filter ketiga dapat menambahkan cahaya alih-alih menguranginya.
Contoh soal: tiga filter
Cahaya tak terpolarisasi dengan intensitas $I_0$ melewati tiga filter: pertama dengan sumbu vertikal, kedua pada $45^{\circ}$, ketiga horizontal. Temukan intensitas akhir.
- Filter pertama: cahaya tak terpolarisasi mengandung semua bidang secara setara, jadi satu filter meneruskan setengah: $\dfrac{I_0}{2}$, kini terpolarisasi vertikal.
- Filter kedua pada $45^{\circ}$ terhadap vertikal: $\dfrac{I_0}{2}\cos^{2}45^{\circ} = \dfrac{I_0}{4}$, kini terpolarisasi pada $45^{\circ}$.
- Filter ketiga pada $45^{\circ}$ terhadap itu: $\dfrac{I_0}{4}\cos^{2}45^{\circ} = \dfrac{I_0}{8}$.
- Periksa: hilangkan filter tengah dan pertama serta ketiga menjadi silang—$\cos^{2}90^{\circ} = 0$, tidak ada yang tembus. Menambahkan filter meningkatkan cahaya; inilah kejutan yang diuji penguji.
Cahaya terpolarisasi vertikal dengan intensitas $I_0$ melewati filter pada sudut $45^{\circ}$ lalu filter horizontal. Berapakah pecahan dari $I_0$ yang keluar?
Setelah filter $45^{\circ}$: $I_0\cos^{2}45^{\circ} = \dfrac{I_0}{2}$, sekarang terpolarisasi pada $45^{\circ}$. Filter horizontal berada pada $45^{\circ}$ dari posisi itu: $\dfrac{I_0}{2} \times \dfrac{1}{2} = \dfrac{I_0}{4}$.
Ketika dua filter silang memblokir semua cahaya, menyisipkan filter ketiga pada sudut 45 derajat di antara mereka memungkinkan sebagian cahaya tembus.
Setiap filter memolarisasi ulang sepanjang sumbu sendiri, sehingga sudut untuk filter berikutnya diukur DARI SITU, bukan dari bidang aslinya. Menambahkan filter dapat meningkatkan cahaya yang ditransmisikan.
$\theta$ adalah sudut antara bidang polarisasi cahaya dan sumbu transmisi filter—bukan sudut yang diputar filter, kecuali dimulai sejajar. Memutar filter penuh $360^{\circ}$ menghasilkan dua maksimum dan dua minimum. Dan cahaya tak terpolarisasi melalui satu filter selalu keluar dengan setengah intensitas, apa pun sudut filter.
Cahaya tidak terpolarisasi melewati satu filter pemolar. Memutar filter mengubah intensitas yang keluar.
Cahaya tidak terpolarisasi memiliki semua bidang yang sama, sehingga satu filter selalu meneruskan separuhnya — sudut tidak berpengaruh. Hukum Malus hanya berlaku untuk cahaya yang sudah terpolarisasi.
Anda telah memahaminya
- polarisasi = bergetar dalam satu bidang; hanya gelombang transversal yang bisa melakukannya (suara tidak bisa: getarannya sejajar dengan perpindahan energi)
- Hukum Malus: $I = I_0\cos^{2}\theta$; rasio amplitudo $= \cos\theta$; filter silang memblokir semua cahaya
- filter bekerja satu per satu pada cahaya saat tiba—filter tengah memungkinkan cahaya tembus melalui filter silang