Contoh Soal

Pembahasan:

Cahaya terpolarisasi dapat diperoleh dari cahaya tak terpolarisasi dengan cara pemantulan. Jika seberkas cahaya menuju ke bidang batas antara dua medium, sebagian cahaya akan dipantulkan. Ada tiga kemungkinan yang terjadi pada cahaya yang dipantulkan, yaitu:

1) cahaya pantul tak terpolarisasi

2) cahaya pantul terpolarisasi sebagian

3) cahaya pantul terpolarisasi sempurna atau seluruhnya

Hasil percobaan oleh Davis Brewster menunjukkan bahwa ketiha kemungkinan di atas bergantung pada besaran sudut datang cahaya.

Jadi, berdasarkan hasil percobaan David Brewster pada proses polarisasi dengan pemantulan bahwa peristiwa tersebut bergantung pada sudut datang cahaya.

Pembahasan:

Cahaya terpolarisasi dapat diperoleh dari cahaya tak terpolarisasi dengan cara pemantulan. Jika seberkas cahaya menuju ke bidang batas antara dua medium, sebagian cahaya akan dipantulkan. Ada tiga kemungkinan yang terjadi pada cahaya yang dipantulkan, yaitu:

1) cahaya pantul tak terpolarisasi

2) cahaya pantul terpolarisasi sebagian

3) cahaya pantul terpolarisasi sempurna atau seluruhnya

Jadi, berikut ini yang tidak termasuk kemungkinan yang terjadi pada proses polarisasi cahaya dengan pemantulan adalah cahaya tidak dapat terpolarisasi dengan pemantulan.

Pembahasan:

Polarisasi cahaya adalah terserapnya sebagian arah getar gelombang. Cahaya yang sebagian arah getarnya terserap disebut cahaya terpolarisasi, dan jika cahaya hanya mempunyai satu arah getar tertentu disebut cahaya terpolarisasi linear. Cahaya terpolarisasi dapat diperoleh dari cahaya tak terpolarisasi, yaitu dengan menghilangkan (memindahkan) semua arah getar dan melewatkan salah satu arah getar saja. Ada empat cara untuk melakukan hal tersebut yaitu penyarapan selektif, pemantulan, pembiasaan ganda dan hamburan.

Jadi, yang tidak termasuk dalam metode dalam mempolarisasi cahaya adalah interferensi atau penggabungan.

Pembahasan:

Gejala gelombang yang dapat terjadi pada gelombang cahaya tapi tidak dapat terjadi pada gelombang suara adalah polarisasi. Polarisasi cahaya hanya terjadi pada gelombang transversal dimana arah getar dan arah rambatnya saling tegak lurus. Sedangkan gelombang suara adalah jenis gelombang longitudinal dimana arah rambat dan arah getarnya searah.

Polarisasi adalah terserapnya sebagian arah getar gelombang. Cahaya yang sebagian arah getarnya terserap disebut cahaya terpolarisasi. Cahaya terpolarisasi dapat diperoleh dari cahaya tak terpolarisasi, yaitu dengan menghilangkan (memindahkan) semua arah getar dan melewatkan salah satu arah getar saja.

Jadi, gejala gelombang yang dapat terjadi pada gelombang cahaya tapi tidak dapat terjadi pada gelombang suara adalah polarisasi.

Pembahasan:

Diketahui:

Intensitas awal $I_o=I$

Sudut antara kedua sumbu transmisi $\theta=37^o$

Ditanya:

Intensitas cahaya yang keluar dari sistem polaroid $I_2=?$

Jawaban:

Teknik yang umum untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi adalah menggunakan polaroid, yang akan meneruskan gelombang-gelombang yang arah getarnya sejajar dengan sumbu transmisi dan menyerap gelombang-gelombang pada arah getar lainnya. Polaroid yang biasa digunakan berjumlah dua dimana polaroid pertama disebut sebagai polarisator dan polaroid kedua disebut sebagai analisator.

Cahaya yang datang pada polaroid akan dikeluarkan menjadi cahaya dengan intensitas yang berbeda. Jika cahaya yang datang memiliki intensitas $I_o$ maka intensitas yang dikeluarkan polarisator adalah $I_1$ sedangkan yang dikeluarkan analisator adalah $I_2$. Hubungan antara intensitas tersebut memenuhi hukum Malus yaitu sebagai berikut:

$I_2=I_1\cos^2\theta$

$=\frac{1}{2}I_o\cos^2\theta$

Intensitas cahaya yang keluar dari sistem polaroid pada soal diatas adalah sebagai berikut:

$I_2=\frac{1}{2}I\left(\cos37^o\right)^2$

$=\frac{1}{2}I\left(\frac{4}{5}\right)^2$

$=\frac{1}{2}\left(\frac{16}{25}\right)I$

$=\frac{8}{25}I$

Jad,i intensitas cahaya yang keluar dari sistem polaroid adalah $\frac{8}{25}I$.

Pembahasan:

Diketahui:

Indeks bias udara $n_u=1$

Indeks bias medium $n_m=1,6$

Ditanya:

Sudut polarisasi medium $\theta_{\text{B}}=?$

Jawaban:

Sudut datang yang menghasilkan sinar pantul terpolarisasi sempurna disebut sudut polarisasi atau sudut Brewster. Persamaan yang berhubungan dengan sudut Brewster dan indeks bias dikenal dengan sebutan hukum Brewster.

$\tan\theta_{\text{B}}=\frac{n_2}{n_1}$

Sehingga sudut polarisasi medium dapat ditentukan sebagai berikut

$\tan\theta_{\text{}\text{B}}=\frac{n_2}{n_1}$

$\tan\theta_{\text{}\text{B}}=\frac{n_m}{n_u}$

$\tan\theta_{\text{B}}=\frac{1,6}{1}$

$\tan\theta_{\text{B}}=1,6$

$\theta_B=58^o$

Jadi, sudut polarisasi medium adalah 58^o.

Pembahasan:

Diketahui:

Panjang gelombang $\left(\lambda\right)=300\ \text{}$

Jumlah garis pada kisi (N) = 1000 garis/cm

Jarak kisi ke layar (L) = 60 cm

Garis terang orde ketiga (n) = 3

Ditanya:

Jarak garis terang orde ketiga dari terang pusat $y=?$

Jawaban:

Kisi difraksi merupakan alat yang sangat berguna untuk menganalisis sumber-sumber cahaya. Kisi terdiri atas banyak celah sejajar berjarak sama. Sebuah kisi dapat memiliki ribuan garis (goresan) per sentimeter.

Jika terdapat N garis per satuan panjang, tetapan kisi d, adalah kebalikan dari N.

$d=\frac{1}{N}$

Persamaan yang dapat digunakan dalam kisi difraksi adalah

$d\sin\theta=n\lambda$

untuk menentukan jarak garis terang orde ketiga dari terang pusat, persamaan diatas dapat dimodifikasi menjadi persamaan berikut

$d\left(\frac{y}{L}\right)=n\lambda$

$y=\frac{n\lambda L}{d}$

$y=\frac{n\lambda L}{\frac{1}{N}}$

$y=nN\lambda L$

$=\left(3\right)\left(1000\right)\left(3\times10^{-7}\right)\left(60\right)$

$=540\times10^{-4}$

$=5,4\times10^{-2}\text{ m}$

Jadi, jarak garis terang orde ketiga dari terang pusat adalah $5,4\times10^{-2}\text{ m}$.

Pembahasan:

Diketahui:

Jumlah garis N = 100 garis/mm

Ditanya:

Tetapan kisi $d=?$

Jawaban:

Kisi difraksi merupakan alat yang sangat berguna untuk menganalisis sumber-sumber cahaya. Kisi terdiri atas banyak celah sejajar berjarak sama. Sebuah kisi dapat memiliki ribuan garis (goresan) per sentimeter.

Jika terdapat N garis per satuan panjang, tetapan kisi d, adalah kebalikan dari N.

$d=\frac{1}{N}$

Sehingga tetapan kisi dapat ditentukan sebagai berikut

$d=\frac{1}{100}$

$=10^{-2}\text{ mm}$

$=10^{-5}\text{ m}$

Jadi, tetapan kisi (d) adalah 10^-5 m.

Pembahasan:

Diketahui:

Medan listrik cahaya pertama E_A = E

Medan listrik cahaya kedua E_B = $\frac{E}{2}$

Sudut antara sumbu transmisi analisator dengan sumbu transmisi polarisator $\left(\theta\right)=30^o$

Ditanya:

Perbandingan medan listrik cahaya pertama dan kedua yang diteruskan analisator $\frac{E_{2A}}{E_{2B}}=?$

Jawaban:

Teknik yang umum untuk menghasilkan cahaya terpolarisasi adalah menggunakan polaroid, yang akan meneruskan gelombang-gelombang yang arah getarnya sejajar dengan sumbu transmisi dan menyerap gelombang-gelombang pada arah getar lainnya. Polaroid yang biasa digunakan berjumlah dua dimana polaroid pertama disebut sebagai polarisator dan polaroid kedua disebut sebagai analisator.

Cahaya terpolarisasi yang masih mempunyai kuat medan listrik belum berubah menuju menuju ke analisator (sudut antara sumbu transmisi analisator dengan sumbu transmisi polarisator adalah $\left(\theta\right)$. Di analisator, semua komponen E yang tegak lurus sumbu transmisi analisator diserap, hanya komponen E yang sejajar sumbu analisator yang diteruskan. Kuat medan listrik yang diteruskan oleh analisator adalah sebagai berikut,

$E_2=E\cos\theta$

sehingga perbandingan medan listrik yang diteruskan analisator adalah,

$\frac{E_{2A}}{E_{2B}}=\frac{E_A\cos\theta}{E_B\cos\theta}$

$\frac{E_{2A}}{E_{2B}}=\frac{E_A}{E_B}$

$\frac{E_{2A}}{E_{2B}}=\frac{E}{\frac{E}{2}}$

$\frac{E_{2A}}{E_{2B}}=\frac{2}{1}$

Jadi, perbandingan medan listrik cahaya pertama dan kedua yang diteruskan analisator adalah 2 : 1.

Pembahasan:

Diketahui:

Panjang gelombang awal $\lambda_1=\lambda$

Panjang gelombang akhir $\lambda_2=2\lambda$

Tetapan kisi d tetap

Jarak awal kisi ke layar (L₁) = L

Jarak garis terang pertama dengan terang pusat (y) tetap

Ditanya:

Jarak layar ke kisi yang baru $L_2=?$

Jawaban:

Kisi difraksi merupakan alat yang sangat berguna untuk menganalisis sumber-sumber cahaya. Kisi terdiri atas banyak celah sejajar berjarak sama. Sebuah kisi dapat memiliki ribuan garis (goresan) per sentimeter.

Jika terdapat N garis per satuan panjang, tetapan kisi d, adalah kebalikan dari N.

$d=\frac{1}{N}$

Persamaan yang dapat digunakan dalam kisi difraksi adalah

$d\sin\theta=n\lambda$

untuk menentukan jarak layar ke kisi, persamaan diatas dapat dimodifikasi menjadi persamaan berikut

$d\left(\frac{y}{L}\right)=n\lambda$

$dy=n\lambda L$

kemudian

$\frac{dy}{dy}=\frac{n\lambda_1L_1}{n\lambda_2L_2}$

$1=\frac{\lambda L}{\left(2\lambda\right)L_2}$

$\left(2\lambda\right)L_2=\lambda L$

$L_2=\frac{L}{2}$

Jadi jarak layar ke kisi yang baru (L₂) agar jarak garis terang pertama dengan terang pusat konstan apabila panjang gelombang diubah menjadi $2\lambda$ adalah L/2 atau 0,5L.