Physics Study Program Faculty of Mathematics and Natural Sciences Institut Teknologi Bandung FI-1201 Fisika Dasar IIA Kuliah-17 Polarisasi Gelombang EM.

Presentasi berjudul: "Physics Study Program Faculty of Mathematics and Natural Sciences Institut Teknologi Bandung FI-1201 Fisika Dasar IIA Kuliah-17 Polarisasi Gelombang EM."— Transcript presentasi:

1

2 Physics Study Program Faculty of Mathematics and Natural Sciences Institut Teknologi Bandung FI-1201 Fisika Dasar IIA Kuliah-17 Polarisasi Gelombang EM PHYSI S

3 Physics Study Program Faculty of Mathematics and Natural Sciences Institut Teknologi Bandung Polarisasi Gelombang Elektromagnetik

4 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S 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.

5 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S 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…

6 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S Spektrum Gelombang EM Radio waves 10 -2 m to 10 3 m Radio & TV broadcast Radio communications Microwaves10 -2 mMicrowaves oven Satellite telecommunication radar Infra-red (IR) 10 -4 mRemote control Medical IR photography visible light4x10 -7 m to 7x10 -7 m

7 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S Ultra-violet (UV)10 -8 mCauses sun-tan Fluorescent light Checking banknotes Sterilizing water X-rays10 -10 mMedical diagnosis Inspecting welded joint Gamma rays10 -13 mRadiotherapy sterilization Spektrum Gelombang EM …

8 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S Spektrum Gelombang EM

9 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S 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 E 1 dan E 2 Intensitas gelombang gabungan adalah sebanding dengan kuadrat medan listrik resultan: Interferensi cahaya berhubungan dengan superposisi gelombang cahaya ketika mereka berinteraksi

10 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S 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

11 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S POLARISASI

12 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S 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 vibrations y propagation z Medan E

13 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S Polarisasi gelombang secara parsial Gangguan dalam suatu arah paling besar tetapi pada arah yang lain (yang tegak lurus) paling kecil.

14 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S Polarisasi gelombang total (bidang) Gangguan menjalar hanya dalam suatu arah tertentu saja.

15 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S 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

16 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S 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 x B E c 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

17 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S Berkas tak terpolarisasi Tampak dari Arah sinar     Berkas terpolarisasi Bidang polarisasi: plane  to slide Berkas terpolarisasi Bidang polarisasi: plane of the slide Representasi dari berkas terpolarisasi & tidak terpolarisasi

18 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S oPolarisasi oleh absorpsi selektif (selective absorption) oPolarisasi oleh pemantulan (reflection). oPolarisasi oleh pembiasan ganda (double refraction) oPolarisasi oleh hamburan (scattering) Metode pembuatan polarisasi cahaya

19 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S Beberapa jenis kristal memiliki sifat menyerap lebih kuat gelombang cahaya dengan vektor medan E pada suatu bidang tertentu dibanding pada bidang lain (yg tegak lurus dengannya). Kristal seperti ini disebut kristal dichroic dan sifat ini dikenal sebagai dichroism. Dichroism ditunjukkan oleh sejumlah mineral dan campuran organik. Kristal mineral yang paling terkenal adalah tournaline. Pada 1938, E. H. Land mengembangkan material yang disebut polaroid, yang mempolarisasi cahaya melalui absorpsi selektif oleh susunan rantai panjang yang teratur dari molekul hidrokarbon. Polaroid mengabsopsi gelombang cahaya yang memiliki vektor medan E yang sejajar dengan panjang rantai molekul dan meneruskan gelombang cahaya yang memiliki vektor medan E yang tegak lurus dengan panjang rantai molekul. Arah yang tegak lurus dengan panjang rantai molekul disebut sebagai sumbu transmisi. Lembaran polaroid tidak mempolarisasi 100% dari sinar datang dan tidak mempolarisasi semua gelombang.secara sama. Polarisasi oleh absorpsi selektif

20 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S Polarisasi oleh absorpsi selektif Menggunakan Vertical metal grids microwave yang tidak terpolarisasi  gelombang terpolarisasi horisontal Menggunakan polaroid atau polarizer lembar kristal (molecule chains) penyerapan medan E dalam 1 arah  gelombang terpolarisasi Polaroid vertikal (horizontal molecule chain)  cahaya terpolarisasi secara vertikal

21 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S Hubungan antara I dan  pertama kali ditemukan oleh insinyur AD Prancis E. L. Malus secara kebetulan pada tahun 1809. I = I 0 cos 2  Ketika suatu berkas cahaya tidak terpolarisasi dengan intensitas I o 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 I0I0 I Polarizing sheets E0E0 E Hukum Malus

22 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S Hukum Malus dapat dipahami dari penjelasan berikut: Vektor medan listrik E 0 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  = E 0 sin  E // = E 0 cos  E // E0E0  Transmission axis of polarizer Transmission axis of analyzer EE Hukum Malus…

23 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S A beam of unpolarized light having an intensity I 0 is incident upon an ideal polarizer (100% polarization). What is the intensity of the transmitted light? Answer: I 0 /2 The incident light can always be resolved into two components, one polarized parallel to the polarizer axis and and one polarized perpendicular it. Because the incident light is a random mixture of all states of polarization, these two components are, on the average, equal. Thus exactly half of the incident intensity, that corresponding to the component parallel to the polarizer axis, is transmitted. Quick quiz

24 Physics Study Program - FMIPA | Institut Teknologi Bandung PHYSI S Contoh Dua pelat polarisator memiliki arah polarisasi yang sama sehingga intensitas I m dari cahaya yg diteruskan adalah maksimum. Ke sudut berapa pelat harus diputar supaya intensitas turun menjadi separohnya. Jawab: I = ½ I m ½ I m = Io cos 2   = cos -1 (  1/  2) =  45 o,  135 o