Penjelasan mengenai Polarisasi Cahaya

Polarisasi adalah proses pembatasan gelombang vektor yang membentuk suatu gelombang transversal sehingga menjadi satu arah. Tidak seperti interferensi dan difraksi yang dapat terjadi pada gelombang transversal dan longitudinal, efek polarisasi hanya dialami oleh gelombang transversal. Cahaya dapat mengalami polarisasi menunjukkan bahwa cahaya termasuk gelombang transversal. Pada cahaya tidak terpolarisasi, medan listrik bergetar ke segala arah, tegak lurus arah rambat gelombang. Setelah mengalami pemantulan atau diteruskan melalui bahan tertentu, medan listrik terbatasi pada satu arah. Polarisasi dapat terjadi karena pemantulan pada cermin datar, absorpsi selektif dari bahan polaroid, dan bias kembar oleh kristal.

Cahaya termasuk gelombang transversal yang dapat mengalami polarisasi.

1. Polarisasi karena Pembiasan dan Pemantulan

Polarisasi cahaya yang dipantulkan oleh permukaan transparan akan maksimum bila sinar pantul tegak lurus terhadap sinar bias. Sudut datang dan sudut pantul pada saat polarisasi maksimum disebut sudut Brewster atau sudut polarisasi ( i_p ).

Polarisasi

Arah sinar pantul ( i_p ) tegak lurus dengan sinar bias ( r ' ), maka berlaku:

i_p + r ' = 90^o

( 1 )

atau r ' = 90^o – i_p

Menurut Snellius:

( 2 )

n = tan i_p

dengan:

n = indeks bias relatif bahan polarisator terhadap udara

i_p = sudut pantul

r ' = sudut bias

2. Polarisasi karena Pembiasan Ganda (Bias Kembar)

Bias ganda merupakan sifat yang dimiliki beberapa kristal tertentu (terutama kalsit) untuk membentuk dua sinar bias dari suatu sinar datang tunggal. Sinar bias (ordinary ray) mengikuti hukum-hukum pembiasan normal. Sinar bias lain, yang dinamakan sinar luar biasa (extraordinary ray), mengikuti hukum yang berbeda. Kedua sinar tersebut bergerak dengan kelajuan yang sama, di mana cahaya sinar biasa terpolarisasi tegak lurus terhadap cahaya sinar luar biasa.

3. Polarisasi karena Absorpsi Selektif

Cahaya yang terpolarisasi bidang bisa diperoleh dari cahaya yang tidak terpolarisasi dengan menggunakan bahan bias ganda yang disebut polaroid. Polaroid terdiri atas molekul panjang yang rumit tersusun pararel satu sama lain. Jika berkas cahaya terpolarisasi bidang jatuh pada polaroid yang sumbuhnya membentuk sudut θ terhadap arah polorisasi datang, amplitudonya akan diperkecil sebesar cos θ. Karena intensitas berkas cahaya sebanding dengan kuadrat amplitudo, maka intensitas terpolarisasi bidang yang ditransmisikan oleh alat polarisasi adalah:

I = I₀ cos² θ

dengan I ₀ adalah intensitas datang.

Perubahan intensitas cahaya dari cahaya tidak terpolarisasi menjadi cahaya terpolarisasi.

Alat polarisasi menganalisis untuk menentukan apakah cahaya terpolarisasi dan untuk menentukan bidang polarisasi adalah polaroid. Cahaya yang tidak terpolarisasi terdiri atas cahaya dengan arah polarisasi (vektor medan listrik) yang acak, yang masing-masing arah polarisasinya diuraikan menjadi komponen yang saling tegak lurus. Ketika cahaya yang tidak terpolarisasi melewati alat polarisasi, satu dari komponen-komponennya dihilangkan. Jadi, intensitas cahaya yang lewat akan diperkecil setengahnya karena setengah dari cahaya tersebut dihilangkan.

I = 1/2 I₀

4. Polarisasi karena Hamburan

Hamburan didefinisikan sebagai suatu peristiwa penyerapan dan pemancaran kembali suatu gelombang cahaya oleh partikel. Fenomena yang menerapkan prinsip ini antara lain warna biru pada langit dan warna merah yang terlihat ketika Matahari terbenam.

Penghamburan cahaya oleh atmosfer bumi bergantung pada panjang gelombang ( λ ). Untuk partikel- artikel dengan panjang gelombang yang jauh dari panjang gelombang cahaya, misalnya molekul udara, hal itu tidak menjadi rintangan yang terlalu besar bagi λ yang panjang dibandingkan dengan λ yang pendek. Penghamburan yang terjadi berkurang menurut .

Penghamburan cahaya oleh atmosfer bumi.

Matahari memberikan sinar putih yang dihamburkan oleh molekul udara ketika memasuki atmosfer bumi. Sinar biru dihamburkan lebih banyak daripada warna lain, sehingga langit tampak berwarna biru. Ketika Matahari terbenam, berada di kerendahan langit, cahaya dari akhir spektrum biru dihamburkan. Matahari terlihat berwarna kemerahan karena warna dari akhir spektrum lewat ke mata kita, tetapi warna biru lolos. Proses penghamburan yang terjadi menjelaskan polarisasi cahaya langit.