Bank Soal Fisika SMA Polarisasi Cahaya

Percobaan yang dilakukan oleh Randy adalah percobaan polarisasi dengan penyerapan selektif. Polarisasi adalah pengkutuban, di mana terserapnya sebagian arah getar cahaya. Polarisasi dengan penyerapan selektif menggunakan filter polarisasi atau polaroid yang berfungsi untuk meneruskan gelombang (komponen medan listrik $E$) yang arah getarnya sejajar dengan sumbu transmisi dan menyerap gelombang-gelombang (komponen medan listrik $E$) pada arah getar lainnya. Biasanya cahaya melewati dua filter polarisasi. Filter pertama disebut polarisator, sedangkan filter kedua disebut analisator. Polarisator berfungsi untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi dari cahaya tak terpolarisasi. Analisator berfungsi untuk mengurangi intensitas cahaya terpolarisasi. Berdasarkan hukum Malus, persamaan intensitas cahaya yang keluar dari analisator adalah sebagai berikut.

$I_2=I_1\cos^2\theta$

$I_2=\frac{1}{2}I_0\cos^2\theta$

Intensitas cahaya yang diteruskan oleh sistem polaroid mencapai maksimum jika kedua sumbu filter polarisasi adalah sejajar ($\theta=0^{\circ}\ \text{atau}\ 180^{\circ}$), dan mencapai minimum jika kedua sumbu filter polarisasi saling tegak lurus ($\theta=90^{\circ}$). Artinya secara fisis jika polarisator dan analisator saling tegak lurus, maka cahaya tidak melewati analisator.

Berdasarkan gambar sudut filter pada ketiga percobaan:

Karena ketiganya menggunakan 3 filter, maka filter pertama merupakan polarisator bagi filter kedua. Selanjutnya, filter kedua akan menjadi analisator bagi filter pertama sekaligus polarisator bagi filter ketiga dan filter ketiga akan menjadi analisator akhir yang mentransmisikan cahaya yang terpolarisasi.

Pada percobaan 1:

Cahaya tak terpolarisasi akan bisa melewati filter pertama dan kedua karena sudut transmisi kedua sumbu filter polarisasi tidak saling tegak lurus yaitu $45^{\circ}$. Selanjutnya, karena antara filter kedua dan ketiga saling tegak lurus, maka intensitasnya adalah nol dan cahaya tidak dapat melewati filter ketiga.

Pada percobaan 2:

Cahaya tak terpolarisasi akan bisa melewati filter pertama dan kedua karena sudut transmisi kedua sumbu filter polarisasi tidak saling tegak lurus yaitu $45^{\circ}$. Selanjutnya, cahaya dari filter kedua juga akan bisa melewati filter ketiga karena sudut transmisi antara kedua sumbu filter polarisasi tidak saling tegak lurus yaitu $45^{\circ}$.

Pada percobaan 3:

Cahaya tak terpolarisasi akan bisa melewati filter pertama namun tidak bisa melewati filter kedua karena antara filter pertama dan kedua saling tegak lurus yaitu $90^{\circ}$ dan intensitasnya adalah nol. Sehingga tidak mungkin bahwa cahaya akan bisa melewati filter ketiga meskipun sudut transmisinya kurang dari $90^{\circ}$ (berdasarkan gambar yaitu $45^{\circ}$).

Jadi, diantara ketiga percobaan di atas yang dapat mentransmisikan cahaya hingga melewati filter ketiga adalah percobaan 2.