Optika FISIS

Optika dibagi menjadi dua studi : Optika geometris dan optika fisis. Optika geometris yang mempelajari tentang pemantulan, pembiasan, dan dispersi cahaya. Ilmu fisika yang mempelajari tentang difraksi, interferensi, dan polarisasi cahaya disebut optika fisis. Sedangkan ilmu fisika yang mempelajari tentang pemantulan dan pembiasan cahaya disebut optika geometris.

Ciri - Ciri Gelombang Cahaya

1.      Polarisasi Cahaya

Gangguan dari gelombang cahaya berupa medan listrik dan medan magnetic adalah tegak lurus terhadap arah perambatan cahaya. Dengan demikian, gelombang cahaya termasuk gelombang transversal, sehingga ia mengalami gejala polarisasi.Suatu gelombang disebut terpolarisasi linear jika getaran dari gelombang selalu terjadi dalam satu arah saja, yaitu arah polarisasi. Ketika gelombang 

tali dengan arah getaran sembarang dilewatkan pada suatu celah vertical (memiliki sumbu transmisi dalam arah vertikal), arah getaran vertikal (searah dengan sumbu transmisi) dilewatkan, sedangkan arah getaran horizontal (tegak lurus dengan sumbu transmisi) ditahan (serap). Gelombang yang melewati celah vertikal adalah gelombang terpolarisasi linear dalam arah vertikal. Polarisasi cahaya adalah terserapnya sebagian arah getar cahaya. Cahaya yang sebagian arah getarnya terserap disebut cahaya terpolarisasi linear.

a) Polarisasi dengan Penyerapan Selektif

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. Oleh Karena itu, teknik berdasarkan penyerapan arah getar  ini disebut polarisasi dengan penyerapan selektif. Suatu Polaroid ideal akan meneruskan semua komponen media listrik E yang sejajar dengan sumbu transmisi dan menyerap semua komponen medan listrik E yang tegak lurus pada sumbu transmisi. Polaroid pertama disebutpolarisator dan Polaroid kedua disebut analisator. Sumbu transmisi masing-masing Polaroid ditunjukan oleh garis terputus-putus. Polarisator berfungsiuntuk menghasilkan cahaya terpolarisasi dari cahaya tak terpolarisasi (cahaya alami). Analisator berfungsi untuk mengurangi intensitas cahaya terpolarisasi.

b) Polarisasi dengan Pemantulan

Selain menemukan hukum Malus untuk sistem polarisator-analisator, Malus juga menemukan bahwa cahaya menjadi terpolarisasi akibat pemantulan dari kaca jendela dan permukaan air. Cahaya terpolarisasi dapat diperoleh dari cahaya tak terpolarisasi dengan cara pemantulan. Jika seberkas cahaya menuju kebidang batas antara dua medium, maka sebagian cahaya akan dipantulkan. Ada 3 kemungkinan yang terjadi pada cahaya yang dipantulkan, yaitu :

1.      Cahaya pantul tak terpolarisasi.

2.      Cahaya pantul terpolarisasi sebagian.

3.      Cahaya pantul terpolarisasi sempurna (seluruhnya). 

Hasil percobaan oleh David Brewster (1781-1868) pada tahun 1841 menunjukkan bahwa ketiga kemungkinan tersebut bergantung pada besaran sudut datang cahaya. Cahaya pantul terpolarisasi jika sudut datang 0 derajat (searah garis normal bidang batas) atau 90 derajat (searah bidang batas). Cahaya pantul terpolarisasi sebagian jika sudut datang di antara  0 derajat dan 90 derajat. Cahaya pantul terpolarisasi sempurna jika sudut datang cahaya mempunyai nilai tertentu (disebut sudut polarisasi atau sudut Brewster).

c) Polarisasi dengan Pembiasan Ganda

Cahaya yang melalui bahan tersebut akan mengalami pembiasaan ganda . Jika suatu sinar jatuh tegak lurus pada suatu bidang batas, maka menurut hukum Snellius, sinar akan diteruskan tanpa membelok (membias). Sinar tak terpolarisasi terpisah menjadi dua sinar, yang disebut sinar biasa (ordinary ray) dan sinar istimewa (extraordinary ray) : Keduanya adalah terpolarisasi bidang dan arah getarnya saling tegak lurus. Sinar biasa mematuhi hukum Snellius, tetapi sinar luar biasa tidak karena sinar ini merambat dengan kelajuan berbeda dalam arah berbeda di dalam Kristal.

d) Polarisasi dengan Hamburan

Jika cahaya datang pada suatu sistem partikel (misal gas), maka elektron-elektron dalam partikel dapat menyerap dan memancarkan kembali sebagian dari cahaya. Penyerapan dan pemancaran kembali cahaya oleh partikel-partikel inilah yang disebut hamburan. Hamburan dapat menyebabkan cahaya Matahari tak terpolarisasi menjadi cahaya terpolarisasi sebagai atau terpolarisasi sempurna. Cahaya yang diradiasikan langsung tegak lurus bidang getaran elektron-elektron dalam molekul, yaitu tak terpolarisasi, persis seperti cahaya yang menabrak molekul. Tetapi cahaya yang diradiasikan tegak lurus terhadap cahaya datang adalah terpolarisasi sempurna.

            2. Efek Doppler pada Gelombang Elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik (termasuk cahaya) juga mengalami efek Doppler. Bedanya, efek Doppler pada gelombang elektromagnetik tidak bergantung pada kecepatan medium (karena gelombang elektromagnetik tidak memerlukan medium perambatan).
Menurut Pendapat Para Ahli :·         Thomas Young (1773-1892)Ia mengusulkan sifat gelombang dari cahaya dengan mendemostrasikan suatu percobaan bersejarah pada tahun 1804. Percobaan ini mengamati Interferensi dua cahaya koheren pada layar, berbentuk pita-pita terang dan gelap. Interferensi ini tidak dapat di jelaskan oleh model partikel dari cahaya yang dianjurkan oleh Newton dan diterima secara umum selama abad ke-18. Jean Augustin Fresnel (1788-1872).Thomas Young dari inggris telah mengajukan ide yang berani dan imajinatif tentang sifat gelombang dari cahaya. Sayangnya dia tidak memberikan teori matematika yang tepat untuk menjelaskan usulnya. Beberapa tahun kemudian, Fresnel dari Perancis menampilkan kembali percobaan Young dan mengembangkan teori matematika tentang interferensi dan difraksi, Fresnel menerima penghargaan dari Paris Academy pada tahun 1818.

SUMBER  :  PENERBIT  ERLANGGA PENULIS : Ir. Marthen Kanginan, M.SC.