APA ITU CAHAYA TERPOLARISASI? - FISIK - 2025

The cahaya terpolarisasi adalah radiasi elektromagnetik bergetar dalam satu pesawat tegak lurus terhadap arah propagasi. Getaran dalam sebuah bidang berarti bahwa vektor medan listrik dari gelombang cahaya berosilasi sejajar dengan ruang dua komponen persegi panjang, seperti halnya bidang polarisasi xy.

Cahaya alami atau buatan adalah rangkaian gelombang radiasi elektromagnetik yang medan listriknya berosilasi secara acak pada semua bidang yang tegak lurus arah rambat. Jika hanya sebagian dari radiasi yang dibatasi untuk berosilasi dalam satu bidang, cahayanya dikatakan terpolarisasi.

Gelombang cahaya yang terpolarisasi secara vertikal di dalam bidang sebagai gelombang cahaya yang tidak terpolarisasi mengenai kisi polarisasi. Oleh Bob Melish (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wire-grid-polarizer.svg) Wikimedia Commons

Salah satu cara untuk mendapatkan cahaya terpolarisasi adalah dengan menyorotkan sinar cahaya pada filter polarisasi, yang terdiri dari struktur polimer yang berorientasi pada satu arah, yang memungkinkan hanya gelombang yang berosilasi pada bidang yang sama untuk melewatinya sementara gelombang lainnya diserap. .

Sinar cahaya yang melewati filter memiliki intensitas yang lebih rendah dari sinar datang. Fitur ini adalah cara untuk membedakan antara cahaya terpolarisasi dan cahaya non-terpolarisasi. Mata manusia tidak memiliki kemampuan untuk membedakan antara yang satu dengan yang lainnya.

Cahaya dapat terpolarisasi linier, melingkar atau elips tergantung pada arah perambatan gelombang. Selain itu, cahaya terpolarisasi dapat diperoleh melalui proses fisik seperti refleksi, refraksi, difraksi, dan birefringence.

Cahaya terpolarisasi linier

Ketika medan listrik gelombang cahaya berosilasi secara konstan, menggambarkan garis lurus pada bidang tegak lurus terhadap perambatan, cahaya dikatakan terpolarisasi secara linier. Dalam keadaan polarisasi ini fase dari dua komponen medan listrik adalah sama.

Jika dua gelombang terpolarisasi linier, yang bergetar dalam bidang tegak lurus satu sama lain, ditumpangkan, gelombang polarisasi linier lainnya diperoleh. Gelombang cahaya yang didapat akan sefase dengan gelombang sebelumnya. Dua gelombang berada dalam satu fase saat mereka menghadirkan perpindahan yang sama dalam waktu yang sama.

Polarisasi linier, melingkar dan elips. Dengan Inductiveload. (https://commons.wikimedia.org)

Cahaya terpolarisasi melingkar

Gelombang cahaya yang vektor medan listriknya berosilasi dengan cara melingkar di bidang yang sama tegak lurus terhadap perambatan, terpolarisasi secara melingkar. Dalam keadaan polarisasi ini besarnya medan listrik tetap konstan. Orientasi medan listrik searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam.

Medan listrik dari cahaya terpolarisasi menggambarkan jalur melingkar dengan frekuensi sudut konstan ω.

Dua gelombang cahaya terpolarisasi linier yang ditumpangkan tegak lurus satu sama lain, dengan perbedaan fasa 90 °, membentuk gelombang cahaya terpolarisasi melingkar.

Cahaya yang terpolarisasi secara elips

Dalam keadaan polarisasi ini, medan listrik dari gelombang cahaya menggambarkan elips di seluruh bidang tegak lurus terhadap propagasi dan diorientasikan searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam rotasi.

Superposisi dua gelombang cahaya tegak lurus satu sama lain, satu dengan polarisasi linier dan lainnya dengan polarisasi melingkar, dan dengan pergeseran fasa 90 °, menghasilkan gelombang cahaya dengan polarisasi elips. Gelombang cahaya terpolarisasi mirip dengan kasus polarisasi melingkar tetapi dengan besaran medan listrik yang bervariasi.

Cahaya terpolarisasi refleksi

Cahaya terpolarisasi-refleksi ditemukan oleh Malus pada tahun 1808. Malus mengamati bahwa ketika sinar cahaya non-polarisasi mengenai pelat kaca yang dipoles dengan baik dan transparan, sebagian cahaya dibiaskan saat melewati pelat dan sebagian lainnya dipantulkan, membentuk sudut 90 ° antara sinar bias dan sinar pantulan.

Berkas cahaya yang dipantulkan dipolarisasi secara linier dengan berosilasi dalam bidang tegak lurus arah rambat dan derajat polarisasinya bergantung pada sudut datang.

Sudut datang dimana pancaran sinar yang dipantulkan sepenuhnya terpolarisasi disebut sudut Brewster (θ _B )

Cahaya terpolarisasi pembiasan

Jika berkas cahaya yang tidak terpolarisasi terjadi dengan sudut Brewster (θ _B ) pada tumpukan pelat kaca, beberapa getaran tegak lurus dengan bidang kejadian dipantulkan dari masing-masing pelat dan sisa getaran dibiaskan.

Hasil akhirnya adalah bahwa semua balok yang dipantulkan terpolarisasi pada bidang yang sama sedangkan balok yang dibiaskan sebagian terpolarisasi.

Semakin banyak jumlah permukaan, sinar yang dibiaskan akan semakin banyak kehilangan osilasi tegak lurus terhadap bidang tersebut. Akhirnya cahaya yang ditransmisikan akan terpolarisasi secara linier dalam bidang yang sama dengan cahaya nonpolarisasi.

Menghamburkan cahaya terpolarisasi

Cahaya yang jatuh pada partikel kecil yang tersuspensi dalam media diserap oleh struktur atomnya. Medan listrik yang diinduksi pada atom dan molekul memiliki getaran yang sejajar dengan bidang osilasi cahaya datang.

Demikian juga dengan medan listrik yang tegak lurus dengan arah rambat. Selama proses ini atom memancarkan foton cahaya yang dibelokkan ke segala arah yang memungkinkan.

Foton yang dipancarkan merupakan sekumpulan gelombang cahaya yang dihamburkan oleh partikel. Porsi cahaya yang tersebar tegak lurus terhadap berkas cahaya datang terpolarisasi secara linier. Bagian lain dari cahaya yang tersebar dalam arah paralel tidak terpolarisasi, sisa cahaya yang tersebar oleh partikel sebagian terpolarisasi.

Hamburan partikel dengan ukuran yang sebanding dengan panjang gelombang cahaya datang disebut hamburan Rayleigh. Jenis hamburan ini memungkinkan untuk menjelaskan warna biru langit atau warna merah matahari terbenam.

Hamburan Rayleigh memiliki ketergantungan berbanding terbalik dengan pangkat empat panjang gelombang (1 / λ ⁴ ).

Cahaya terpolarisasi birefringence

Birefringence adalah sifat karakteristik dari beberapa material seperti kalsit dan kuarsa yang memiliki dua indeks bias. Cahaya terpolarisasi birefringent diperoleh ketika sinar cahaya jatuh pada bahan birefringent, memisahkan diri menjadi sinar pantulan dan dua sinar bias.

Dari dua sinar yang dibiaskan, yang satu menyimpang lebih dari yang lain, berosilasi tegak lurus dengan bidang kejadian, sedangkan yang lainnya berosilasi sejajar. Kedua sinar muncul dari material dengan polarisasi linier ke bidang datang.

Referensi

1. Goldstein, D. Cahaya Terpolarisasi. New York: Marcel Dekker, inc, 2003.
2. Jenkins, FA dan White, H. Dasar-dasar Optik. NY: Pendidikan Tinggi McGraw Hill, 2001.
3. Saleh, Bahaa E. A dan Teich, M C. Fundamentals of photonics. Kanada: John Wiley & Sons, 1991.
4. Guenther, R D. Optik Modern. Kanada: John Wiley & Sons, 1990.
5. Bohren, CF dan Huffman, D R. Penyerapan dan hamburan cahaya oleh partikel kecil. Kanada: Jhon Wiley & Sons, 1998.