);

Contoh soal polarisasi dan pembahasannya

Apakah polarisasi itu ?. Polarisasi dapat didefinisikan sebagai pengurangan intensitas karena berkurangnya komponen-komponen cahayanya. Cahaya termasuk gelombang transversal yang memiliki komponen-komponen yang saling tegak lurus. Komponen-komponen inilah yang dapat hilang saat terjadi polarisasi. Polarisasi cahaya ini dapat disebabkan oleh beberapa macam diantaranya seperti penjelasan berikut ini.

  • Polarisasi Cahaya Karena Pemantulan dan pembiasan

Cahaya datang dan mengenai batas medium akan mengalami pemantulan dan pembiasan seperti gambar berikut.

Polarisasi
Polarisasi pemantulan dan pembiasan

Perubahan sudut datang akan mengubah sudut pantul ip dan sudut bias r. Pada suatu saat sinar pantul dan sinar bias akan saling tegak lurus. Saat terjadi keadaan seperti inilah akan terjadi pembagian intensitas pada kedua sinar itu, 1/2 I untuk sinar bias dan 1/2 I untuk sinar pantul sehingga sinarnya mengalami polarisasi.

Pada polarisasi linear, berlaku hubungan-hubungan seperti dibawah ini.

Polarisasi linear
Rumus polarisasi linear

Persamaan diatas dikenal sebagai hukum Brewster sesuai nama ilmuwan yang pertama kali mempelajarinya, David Brewster (1781 – 1868).

  • Polarisasi Cahaya Karena Serapan Selektif

Serapan selektif adalah penyerapan intensitas cahaya karena penyerapan yang terseleksi yaitu penyerapan komponen-komponen cahaya tertentu. Bahan yang dapat menyerap secara selektif ini dinamakan polarisator. Perhatikan gambar dibawah ini.

Polarisasi
Polarisasi serapan selektif

Cahaya yang terpolarisasi intensitasnya menjadi I = 1/2 I0. Bagaimana jika cahaya terpolarisasi tersebut dilewatkan pada bahan polarisator lain dengan membentuk sudut α terhadap polarisator pertama ?. Secara eksperimen dapat diperoleh hubungan seperti persamaan dibawah ini.

  • I’ = I cos2 α
  • I’ = 1/2 I0 cos2 α

Keterangan:

  • I0 = intensitas awal
  • I = intensitas cahaya terpolarisasi
  • I’ = intensitas cahaya setelah melalui dua bahan polarisator
  • α = sudut antara kedua polarisator

Persamaan diatas kemudian dikenal sebagai hukum Mallus.

Contoh soal polarisasi

Contoh soal 1

Seberkas cahaya jatuh pada permukaan medium dengan indeks bias  3   . Jika sinar pantulnya terpolarisasi linear, sudut datangnya adalah …
A. 30°
B. 37°
C. 45°
D. 53°
E. 60°

Pembahasan

Pada soal ini diketahui:

  • n1 = 1
  • n2 =  3  

Cara menghitung sudut datang (ip) sebagai berikut.

tan ip =
n2
n1

tan ip =
n2
n1

tan ip =
 3  
1

tan ip =  3  
ip = 60°

Soal ini jawabannya E.


Contoh soal 2

Jika terjadi polarisasi pada pemantulan sinar oleh suatu permukaan batas medium tembus cahaya, maka …

  1. Sudut antara berkas sinar jatuh dan berkas sinar pantul 90°
  2. Sudut pantul 57°
  3. Sinar sudut jatuh adalah kebalikan dari indeks bias
  4. Sudut antara berkas sinar pantul dan sinar bias 90°

Yang benar adalah …
A. semua
B. 1, 2, dan 3
C. 1 dan 3
D. 2 dan 4
E. 4 saja

Pembahasan

Pada polarisasi linear berlaku hubungan ip + r = 90°. Dimana ip = sudut pantul dan r = sudut bias. Jadi pernyataan yang benar adalah 4 saja. Soal ini jawabannya E.


Contoh soal 3

Dua buah kristal tourmalin, satu sama lain bersilangan dengan sudut 60°. Intensitas cahaya mula-mula yang mengenai kristal I adalah 20 watt/m. Maka intensitas cahaya yang keluar dari kristal II adalah …
A. 10 watt/m
B. 10 3   watt/m
C. 5 watt/m
D. 5 3   watt/m
E. 2,5 watt/m

Pembahasan

Pada soal ini diketahui:

  • I0 = 20 watt/m
  • α = 60°

Dengan menggunakan rumus polarisasi absorbsi selektif diperoleh hasil sebagai berikut.

  • I’ = 1/2 I0 cos2 α
  • I’ = 1/2 . 20 watt/m cos2 60°
  • I’ = 10 watt/m . 1/4 = 2,5 watt/m

Soal ini jawabannya E.


Contoh soal 4

Pada percobaan polarisasi cahaya, intensitas cahaya yang dilewatkan oleh analisator berkurang 87,5 %. Sudut antara sumbu polarisator dan analisator adalah …
A. 30°
B. 37°
C. 45°
D. 53°
E. 60°

Pembahasan

Pada soal ini diketahui:

  • I0 = 100%
  • I’ = 100% – 87,5% = 12,5%

Cara menghitung sudut antara sumbu polarisator dan analisator sebagai berikut.

  • I’ = 1/2 I0 cos2 α
  • 12,5% = 1/2 . 100% cos2 α
  • 12,5% = 50% cos2 α
  • cos2 α = 12,5/50 = 0,25
  • cos α = 0,5
  • α = 60°

Soal ini jawabannya E.

You cannot copy content of this page