Selasa, 14 September 2010

polarisasi cahaya

Polarisasi cahaya atau polarisasi optik adalah salah satu sifat cahaya yang bergerak secara oscillasi dan menuju arah tertentu. Karena cahaya termasuk gelombang elektromagnetik, maka cahaya ini mempunyai medan listrik, E dan juga medan magnet, H yang keduanya saling beroscilasi dan saling tegak lurus satu sama lain, serta tegak lurus terhadap arah rambatan (lihat gambar).

Cahaya juga dikategorikan sebagai gelombang transversal; yang berarti bahwa cahaya merambat tegak lurus terhadap arah oscilasinya. Adapun syaratnya adalah bahwa gelombang tersebut mempunyai arah oscilasi tegak lurus terhadap bidang rambatannya. Gelombang bunyi, berbeda dengan gelombang cahaya, tidak dapat terpolarisasi sehingga dia bukan gelombang transversal.

Suatu cahaya dikatakan terpolarisasi apabila cahaya itu bergerak merambat ke arah tertentu. Arah polarisasi gelombang ini dicirikan oleh arah vektor bidang medan listrik gelombang tersebut serta arah vektor bidang medan magnetnya.

Beberapa macam / jenis polarisasi: polarisasi linear, polarisasi melingkar, polarisasi ellips. Gelombang dengan polarisasi melingkar dan polarisasi ellips dapat diuraikan menjadi 2 gelombang dengan polarisasi tegak lurus. Polarisasi linear terjadi ketika cahaya merambat hanya dengan satu arah yang tegak lurus terhadap arah rambatan atau bidang medan listriknya.


intrferensi gelombang

Interferensi Gelombang


Interferensi merupakan sifat cahaya yang dapat diamati ketika perbedaan gelombang cahaya dicampur bersamaan. Contoh interferensi adalah pelangi yang kamu lihat dalam gelembung sabun, spektrum warna opal, dan kilauan warna dari beberapa bulu burung. Di sebagian area pola interferensi, gelombang cahaya berada dalam fase, dengan bukit dan lembah saling menguatkan, membentuk daerah yang berkilau. Di daeah lain, di luar fase, dengan bukit dan lembah yang berlawanan, membentuk daerah yang suram. Terdapat berbagai variasi cara untuk memperagakan interferensi, pada bagian daerah yang terang maupun daerah suram, dan perbedaan warna menggambarkan perbedaan panjang gelombang cahaya.

Interferensi menghasilkan gelombang yang berhimpit. Ketika dua bukit (titik tertinggi) gelombang bertemu, mereka bergabung menjadi gelombang yang lebih besar. Ketika bukit sebuah gelombang dan lembah (titik terendah) gelombang bertemu, gelombang saling mengapuskan satu sama lain. Posisi bukit dan lembah disebut fase.

Alat dan Bahan yang Digunakan




:: ll Nampan pendek l Lensa cembung l Air l Selembar kertas l Sumpit atau dua pena dan karet gelang, atau benda yang berbentuk Y l 2 buah klem dan penahannya l Layar putih atau dinding putih l Beberapa atau semua bahan berikut ini: larutan gelembung, bulu burung, kaca bujursangkar dengan panjang sisi 20 cm dua potong, yang pinggir-pinggirnya telah di ampelasl Slide proyektor yang sudah tak dipakai l Gunting l Pelobang kertas l Paku payung l Berbagai sumber cahaya (bola lampu, laser pointer,laser labor, lampu sorot biasa, lampu sorot dengan lensa) l Cat semprot hitam l Isolasi transparan l Bantalan peluru l Kertas warna hitam ::

Prosedur




  1. Isi talam dengan air. Ikat dua sumpit dengan karet gelang untuk membuat sumber gangguan yang bercabang. Pukul air dengan sumpit (atau pukul dengan dua jari, dua pena, atau benda yang berbentuk Y) dan amati pola yang dihasilkan gelombang dari dua gangguan yang berpotongan. Ketika gelombang bergabung, kamu mendapatkan gelombang yang lebih besar (interferensi konstruktif). Ketika gelombang saling menghapus satu sama lain, kamu mendapatkan titik yang tenang (interferansi destruktif).

  2. Ujilah berbagai material optik interferensi yang menyebabkan pola gelap dan terang, atau pola berwarna. Kamu bisa menguji gelembung sabun, opal, dan bulu burung. Jika kamu tinggal dekat pangkalan atau dok kapal, kamu bisa mengamati air yang ditumpahi setetes atau dua tetes minyak dari kapal, warna pelangi yang dipancarkan dari lapisan minyak yang mengembang menyebar sepanjang permukaan. Kamu bisa membuat pola optik interferensi dengan menggabungkan dua plat kaca yang tipis bersamaan. Bidikkan sumber cahaya pada kaca tersebut, dan tekan bersamaan. Akan terlihat kilauan cincin yang terang dan gelap, dengan berwarna warni. Variasikan efeknya dengan membuat celah kecil antara plat pada satu sudut, menggunakan sepotong kertas.

Sebagai alternatif, ganti lensa cembung dari sepasang kaca mata tua atau lensa kamera yang pecah ke sepotong kaca, dan ujilah apa yang terjadi ketika kamu menekan lensa ke kaca.



  1. Gunakan klem dan penyangga untuk menyetel laser pointer sehingga sinarnya melewati celah penyaring (filter) ke layar putih atau dinding putih. (Kamu bisa membuat filter dari slide foto tua. Potong plastik gambar, dan isolasikan dua kertas hitam segiempat pada tempatnya, tutup bersamaan, biarkan terbentuk celah yang sama besarnya vertikal ke bawah di tengah filter.) Satu misteri besar cahaya, sinar melewati filter secara ajaib membentuk daerah terang dan gelap yang disebut pola difraksi. Ganti celah filter dengan filter jenis lain: celah dengan lebar dan bentuk yang berbeda-beda; lobang dengan ukuran yang berbeda-beda; sebuah lensa di depan bantalan peluru.



Untuk membuat filter dengan lobang yang berbeda-beda, ambil beberapa slide yang tidak diperlukan lagi dan gelapkan dengan cat semprot hitam. Lobangi dengan berbagai ukuran lobang, gunakan paku payung, pelobang kertas.



Kamu bisa merubah variabel tertentu dalam merancang eksperimen yang lebih lanjut.Variasikan sumber cahaya untuk membandingkan perbedaan antara laser pointer, laser labor, lampu sorot biasa, lampu sorot dengan lensa, dan bola lampu dari berbagai tipe. Atau pelajari pola difraksi pada layar sebagai fungsi jarak antara laser dan filter, dan/atau filter dan layar.

difraksi cahaya

Imuwan ilmuwan fisika pada awal abad ke 19 diherankan oleh perilaku cahaya yang berbelok di sekitar sudut.

Ketika cahaya dari sebuah sumber titik mengenai tepian yang menghasilkan suatu bayangan, maka tepi bayangan itu tidak pernah tajam secara sempurna. Pada tepian itu kita mendapati adanya pola gelap dan terang secara bergantian. Alasan untuk peristiwa tersebut adalah karena adanya peristiwa difaksi, yang kemudian terjadi efek interferensi yang dihasilkan dari banyak gelombang cahaya.

Difraksi merupakan peristiwa pelenturan cahaya, karena adanya penghalang misalnya celah kisi. Difraksi juga bisa dijelaskan sebagai "pembelokan cahaya disekitar sebuah rintangan"

Difraksi Fresnel
Apabila suatu seumber cahaya dan layar relatif dekat ke kisi yang membentuk pola difraksi.

Difraksi Fraunhofer
Apabila sumber, kisi dan layar cukup jauh jaraknya , sehingga semua garis dari sumber ke kisi dapat dianggap sejajar.

Ketika suatu cahaya dengan panjang gelombang tertentu di lewatkan pada sebuah celah, maka cahaya itu akan mengalami difraksi dan interferensi.

Pada suatu kisi difraksi, tiap celah menimbulkan berkas difraksi atau muka gelombang yang baru, kemudian berkas tersebut saling berinterferensi satu sama lain sehingga menghasilkan pola akhir gelap dan terang

pembiasan gelombang

Pembiasan Gelombang

Pembiasan gelombang adalah perubahan arah gerakan atau permbatan gelombang yang disebabkan oleh perubahan laju gelombang.

Pembiasan gelombang terjadi jika gelombang melalui bidang batas dua medium zat yang berbeda kerapatannya atau indeks biasnya (n). Contoh pembiasan gelombang adalah cahaya yang merambat dari udara menuju air.

Hukum Pembiasan

n Sinar datang, garis normal, dan sinar bias berpotongan pada satu bidang batas.

n Sinar datang dari medium kurang rapat menuju medium lebih rapat (n1

n Perbandingan Sinus Sudut datang (sin i) terhadap sinus sudut biasnya (sin r) dari satu medium ke medium lainya selalu tetap, secara matematis dapat ditulis :

n1 sin i = n2 sin r

Persamaan Hukum Pembiasan:

Muka Gelombang Pada Peristiwa Pembiasan

Dari gambar kita dapatkan bahwa = i dan = r sehingga

Bila kita bagi sin I dan sin r kita akan peroleh, persamaan pembiasan cahaya,

Keterangan :
i = sudut datang
r= sudut bias
v1 = kecepatan cahaya sebelum dibiaskan
v2 = kecepatan cahaya setelah dibiaskan

Indeks Bias Relatif

Adalah perbandingan indeks bias dua medium yang berbeda.

Indeks bias relatif medium kedua terhadap medium pertama didefinisikan sebagai perbandingan indeks bias medium kedua terhadap medium pertama.

Persamaan indeks bias relatif dua medium,

Keterangan :
n21 = indeks bias relatif medium kedua terhadap medium pertama.
n1 = indeks bias mutlak medium pertama.
n2 = indeks bias mutlak medium kedua.

Persamaan pembiasan cahaya dari medium 1 ke medium 2

=

= n21

Kesimpulan

Jadi, nilai tetap (konstan) pernyataan kedua hukum pembiasan cahaya diatas adalah indeks bias relatif antara dua medium seperti diuraikan sebelumnya.

Sedangkan yang dimaksudsatu bidang pada pernyataan pertama dapat dijelaskan dengan melihat kembali pada gambar pembiasan gelombang diatas. Pada gambar tersebut tampak sinar datang, sinar bias, dan garis normal berada pada satu bidang, yakni bidang batas.

Aplikasi Dalam Kehidupan Sehari – hari

Pada malam hari bunyi petir terdengar lebih keras dari pada siang hari. Hal ini disebabkan karena pada siang hari udara lapisan atas lebih dingin daripada lapisan bawah. Karena cepat rambat bunyi pada suhu dingin lebih kecil daripada suhu panas maka kecepatan bunyi lapisan udara atas lebih kecil daripada lapisan bawah, yang berakibat medium lapisan atas lebih rapat dari medium lapisan bawah. Hal yang sebaliknya terjadi pada malam hari. Jadi pada siang hari bunyi petir merambat dari lapisan udara atas kelapisan udara bawah.

Pemantulan gelombang dua atau tiga dimensi

Pemantulan gelombang dua atau tiga dimensi

Ketika kita berbicara mengenai gelombang dua atau tiga dimensi maka kita berhubungan dengan muka gelombang. Dirimu pernah melihat riak air ? kalo belum, coba jatuhkan sebuah batu ke dalam genangan air. Ketika batu mengenai genangan air maka akan muncul riak atau gelombang air yang berbentuk lingkaran yang menyebar keluar dari pusat lingkaran. Nah, lingkaran riak tersebut dikenal dengan julukan muka gelombang. Selain muka gelombang, ada juga yang namanya sinar. Sinar adalah garis yang tegak lurus dengan muka gelombang. Perhatikan gambar di bawah.

Selain muka gelombang dan sinar, ada juga istilah aneh lain yakni gelombang bidang. Muka gelombang dan gelombang bidang cuma beda tipis… muka gelombang yang sudah bergentayangan jauh dari sumbernya biasanya telah kehilangan hampir semua kelengkungannya. Dalam hal ini bentuk muka gelombang tersebut nyaris lurus. Nah, muka gelombang yang bentuknya nyaris lurus dikenal dengan julukan gelombang bidang. Contohnya gelombang laut. Ketika mendekati garis pantai, bentuk muka gelombang laut biasanya nyaris lurus… btw, dirimu pernah lihat gelombang laut tidak ? duh, jangan2 tinggalnya di balik bukit :( piss…

Jika selama bergentanyangan dari satu tempat ke tempat lain, gelombang dua atau tiga dimensi menemui suatu penghalang maka gelombang tersebut akan dipantulkan. Satu hal yang istimewa adalah sudut yang dibentuk oleh gelombang pantulan terhadap permukaan pantulan biasanya sama dengan sudut yang dibentuk oleh gelombang datang terhadap permukaan pantulan. Istilah kerennya sudut pantulan sama dengan sudut datang. Ini adalah hukum pemantulan.

Yang dimaksudkan dengan sudut datang adalah sudut yang dibentuk oleh sinar datang terhadap garis yang tegak lurus permukaan pantulan. Sebaliknya sudut pantulan adalah sudut yang dibentuk oleh sinar pergi ;) terhadap garis yang tegak lurus permukaan pantulan. Untuk memperjelas, tataplah gambar di bawah dengan penuh kelembutan…

despresi gelombang

Dispersi adalah peristiwa penguraian cahaya polikromarik (putih) menjadi cahaya-cahaya monokromatik (me, ji, ku, hi, bi, ni, u) pada prisma lewat pembiasan atau pembelokan. Hal ini membuktikan bahwa cahaya putih terdiri dari harmonisasi berbagai cahaya warna dengan berbeda-beda panjang gelombang.

warna panjang gelombang
ungu 400-440nm
biru 440-495nm
hijau 495-580nm
kuning 580-600nm
orange 600-640nm
merah 640-750nm

Sebuah prisma atau kisi kisi mempunyai kemampuan untuk menguraikan cahaya menjadi warna warna spektralnya. Indeks cahaya suatu bahan menentukan panjang gelombang cahaya mana yang dapat diuraikan menjadi komponen komponennya Untuk cahaya ultraviolett adalah prisma dari kristal untuk cahaya putih adalah prisma dari kaca untuk cahaya infrarot adalah prisma dari garam batu.


Peristiwa dispersi ini terjadi karena perbedaan indeks bias tiap warna cahaya. Cahaya berwarna merah mengalami deviasi terkecil sedangkan warna ungu mengalami deviasi terbesar. Sudut dispersi

F = du - dm F = (nu - nm)b

dm = sudut deviasi merah du = sudut deviasi ungu nu = indeks bias untuk warna ungu nm = indeks bias untuk warna merah

Catatan :

Untuk menghilangkan dispersi antara sinar ungu dan sinar merah kita gunakan susunan Prisma Akhromatik.

Ftot = F kerona - Fflinta = 0

Untuk menghilangkan deviasi suatu warna, misalnya hijau, kita gunakan susunan prisma pandang lurus.

Dtot = Dkerona - Dflinta = 0

jenis glombang

Jenis-Jenis Gelombang

1. Gelombang transversal

Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatannya tegak lurus dengan arah rambatannya. Satu gelombang terdiri atas satu lembah dan satu bukit, misalnya seperti riak gelombang air, benang yang digetarkan, dsb.

2. Gelombang longitudinal

Gelombang longitudinal adalah gelombang yang merambat dalam arah yang berimpitan dengan arah getaran pada tiap bagian yang ada. Gelombang yang terjadi berupa rapatan dan renggangan. Contoh gelombang longitudinal seperti slingki / pegas yang ditarik ke samping lalu dilepas.

Istilah Dalam Gelombang Laut

Gelombang adalah getaran yang merambat. Di dalam perambatannya tidak diikuti oleh berpindahnya partikel-partikel perantaranya. Pada hakekatnya gelombang merupakan rambatan energi (energi getaran).

Macam-macam gelombang

Menurut arah getarnya:

· Gelombang transversal adalah gelombang yang arah getarnya tegak lurus terhadap arah rambatannya. Contoh: gelombang pada tali , gelombang permukaan air, gelobang cahaya, dll.

· Gelombang longitudinal adalah gelombang yang arah getarnya sejajar atau berimpit dengan arah rambatannya. Contoh: gelombang bunyi dan gelombang pada pegas.

Menurut amplitudo dan fasenya :

· Gelombang berjalan adalah gelombang yang amplitudo dan fasenya sama di setiap titik yang dilalui gelombng.

· Gelombng diam (stasioner) adalah gelombang yang amplitudo dan fasenya berubah (tidak sama) di setiap titik yang dilalui gelombang.

Menurut medium perantaranya:

· Gelombang mekanik adalah gelombang yang didalam perambatannya memerlukan medium perantara. Hampir semua gelombang merupakan gelombang mekanik.

· Gelombang elektromagnetik adalah gelombang yang didalam perambatannya tidak memerlukan medium perantara. Contoh : sinar gamma (γ), sinar X, sinar ultra violet, cahaya tampak, infra merah, gelombang radar, gelombang TV, gelombang radio.

Persamaan umum gelombang

Besaran-besaran dalam gelombang hampir sama dengan besaran-besaran yang dimiliki oleh getaran, antara lain, periode, frekuensi, kecepatan, fase, amplitudo. Ada satu besaran yang dimiliki oleh gelombang tetapi tidak dimiliki oleh getaran, yaitu panjang gelombang.

* Gelombang Stasioner (diam)

Gelombang stasioner ini dapat terjadi oleh karena interferensi (penggabungan dua gelombang yaitu gelombang datang dan pantul).

Pantulan gelombang yang terjadi dapat berupa pantulan dengan ujung tetap dan dapat juga pantul pantul merupakan kelanjutan dari gelombang datang (fasenya tetap), tetapi jika pantulan itu terjadi pada ujung tetap, maka gelombang pantul mengalami pembalikan fase (berbeda fase 1800) terhadap gelombang dating.

Penyebab terjadi gelombang laut dipengaruhi beberapa factor berikut:

  1. Kecepatan angin
  2. Lama angina bertiup dan luas daerah yang terkena pengaruh
  3. Kedalaman air laut
  4. Adanya getaran kulit bumi di dasar laut
  5. Tetapi factor utamanya karena angin dan gempa

Ombak karena angina = biasanya ombak terjadi karena geseran angina dipermukaan air, sebab itu arah gelombang searah dengan arah angina yang menimbulkannya. Tinggi dan besarnya ombak tergantung kekuatan angiin, semakin kencang anginnya semakin tinngi ombaknya.

gelombang berjalan

1. Persamaan Gelombang Berjalan
Seutas tali AB yang kita bentangkan mendatar. Ujung B diikatkan pada tiang, sedangkan ujung A kita pegang. Apabila ujung A kita getarkan naik turun terusmenerus, maka pada tali tersebut akan terjadi rambatan gelombang dari ujung A ke ujung B.

Misalkan amplitudo getarannya A dan gelombang merambat dengan kecepatan v dan periode getarannya T. Yp = A sin (wt – kx) .... (1.2) Persamaan tersebut yang disebut sebagai persamaan gelombang berjalan yang secara umum dapat dituliskan : Yp = A sin (wt ± kx) ....(1.3)

Dalam persamaan di atas dipakai nilai negatif (-) jika gelombang berasal dari sebelah kiri titik P atau gelombang merambat ke kanan dan dipakai positif (+) jika gelombang berasal dari sebelah kanan titik P atau gelombang merambat ke kiri.

2. Sudut Fase, Fase, dan Beda Fase pada Gelombang
Seperti halnya pada getaran, pada gelombang pun dikenal pengertian sudut fase, fase, dan beda fase. Oleh karena itu perhatikan lagi persamaan gelombang berjalan berikut ini! YP = A sin (t - kx) Contoh soal : Sebuah gelombang merambat pada tali yang memenuhi persamaan :
Y = 0,4 sin 2n (60 t – 0,4 x) di mana Y dan x dalam meter dan t dalam sekon, tentukanlah :
a. amplitudo gelombang,
b. frekuensi gelombang,
c. panjang gelombang,
d. cepat rambat gelombang, dan
e. beda fase antara titik A dan B pada tali itu yang terpisah sejauh 1 m.

Penyelesaian : Untuk menyelesaikan persoalan gelombang berjalan yang diketahui persamaan gelombangnya, kita mengubah bentuk persamaan gelombang tersebut ke dalam bentuk persamaan gelombang umum. Diketahui : Y = 0,4 sin 2n (60 t – 0,4 x) Ditanyakan :
a. A = ... ?
b. f = ... ?
c. Lamda = ... ?
d. v = ... ?
e. Delta teta = ... ?
Jawab :
Y = 0,4 sin 2n (60 t – 0,4x) diubah menjadi bentuk
Y = 0,4 sin (120n t – 0,8nx)
YP = A sin (wt – kx)

Istilah-istilah pada gelombang longitudinal

Istilah-istilah pada gelombang longitudinal

Panjang gelombang dari gelombang longitudinal. Karena panjang rapatan dan renggangan tidak sama, maka panjang gelombang sebaiknya kita definisikan dengan istilah pusat rapatan dan pusat renggangan. Perhatikan ilustrasi pada Gambar 1.5.

panjang gelombang longitudinal

Gambar 1.5. panjang gelombang longitudinal


Pada gelombang longitudinal, satu gelombang (1λ) terdiri dari 1 rapatan dan 1 renggangan. Panjang gelombang didefinisikan sebagai sebagai jarak antara dua pusat rapatan yang berdekatan atau jarak antara dua pusat renggangan yang berdekatan. Jarak antara pusat rapatan dan renggangan yang berdekatan adalah setengah panjang gelombang atau ½ λ.

gelombang transvrsal

Gelombang transversal adalah gelombang yang arah gangguannya (arah getarannya) tegak lurus terhadap arah merambat gelombang. Gambar gelombang transversal sebagai berikut :

Istilah-istilah dalam gelombang transversal :

Puncak gelombang adalah titik tertinggi pada gelombang (misal b dan f)

Dasar gelombang adalah titik-titik terendah pada gelombang (misal d dan h)

Bukit gelombang adalah lengkungan obc atau efg

Lembah gelombang adalah cekungan cde atau ghi

Amplitude (A) adalah nilai mutlak simpangan terbesar yang dapat dicapai oleh partikel (misal b b1 atau d d1)

Panjang Gelombang (λ) adalah jarak antara dua puncak berurutan (misal bf ) atau jarak antara dua dasar berurutan (misal dh)

Gelombang transversal merambat pada medium padat karena gelombang ini membutuhkan medium yang relatif kaku untuk merambatkan energi getarnya. Jika medium tempat merambat tidak kaku, partikel medium akan saling meluncur. Dengan demikian, gelombang transversal tidak dapat merambat dalam medium fluida (zat cair dan gas).

Gelombang transversal dapat diperoleh dengan menarik sebuah slinki dalam arah horizontal, kemudian menggetarkan ujung slinki ke atas dan ke bawah, energi getaran tersebut akan dipindahkan dari ujung yang satu ke ujung yang lain dan terbentuklah gelombang. Pada saat energi getaran berpindah, medium tempat gelombang merambat bergerak ke atas dan ke bawah sehingga gerak medium tersebut tegak lurus terhadap gerak gelombang.

Penurunan Persamaan Kecepatan Gelombang

subhanallah2Gelombang seismik adalah strain dinamik atau strain elastik yang berubah terhadap waktu yang merambat melalui material elastik seperti batuan sebagai tanggapan terhadap suatu gangguan dinamik. Gelombang seismik atau gelombang elastik terdiri atas dua jenis, yaitu gelombang tubuh (body wave) dan gelombang permukaan (surface wave).

Metode seismik memanfaatkan penjalaran gelombang seismik ke dalam bumi. Yang menjadi objek perhatian utama pada rekaman gelombang seismik dalam metode ini ialah body wave. Gelombang ini merupakan gelombang yang energinya ditransfer melalui medium di dalam bumi. Sedangkan pada surface wave transfer energinya pada permukaan bebas, tidak terjadi penetrasi ke dalam medium bumi dan hanya merambat di permukaan bumi saja.

Body wave dibagi menjadi dua macam, yaitu:

P-wave atau gelombang-P/gelombang primer. Gelombang ini adalah gelombang longitudinal dimana arah pergerakan partikel akan searah dengan arah rambat gelombang.

S-wave atau gelombang-S/gelombang sekunder. Gelombang ini adalah gelombang transversal dimana arah pergerakan partikel akan tegak lurus dengan arah rambat gelombang.

Kecepatan gelombang-P lebih besar daripada gelombang-S (jika merambat dalam medium yang sama). Gelombang-P merupakan gelombang yang pertama kali sampai dan terdeteksi oleh receiver (hydrophone atau geophone). Sedangkan gelombang-S kadang tidak terdeteksi oleh receiver untuk jarak yang dekat dengan sumber.