Polarisasi Cahaya

Polarisasi cahaya dapat didefinisikan sebagai pengurangan intensitas karena berkurangnya komponen-komponen gelombangnya. Cahaya termasuk gelombang transversal yang memiliki komponen-komponen yang saling tegak lurus. Komponen-komponen inilah yang dapat hilang saat terjadi polarisasi. Polarisasi cahaya ini dapat disebabkan oleh beberapa macam diantaranya seperti penjelasan berikut.

Penyebab Terjadinya Polarisasi Cahaya

Polarisasi Cahaya Karena Pemantulan

Perhatikan gambar diatas menggambarkan peristiwa polarisasi yang terjadi pada cahaya yang disebabkan oleh peristiwa pemantulan. Cahaya yang datang ke cermin dengan sudut datang sebesar 57^o, maka sinar yang terpantul akan merupakan cahaya yang terpolarisasi. Cahaya yang berasal dari cermin I adalah cahaya terpolarisasi akan dipantulkan ke cermin. Apabila cermin II diputar sehingga arah bidang getar antara cermin I dan cermin II saling tegak lurus, maka tidak akan ada cahaya yang dipantulkan oleh cermin II. Peristiwa ini menunjukkan terjadinya peristiwa polarisasi. Cermin I disebut polarisator, sedangkan cermin II disebut analisator. Polarisator akan menyebabkan sinar yang tak terpolarisasi menjadi sinar yang terpolarisasi, sedangkan analisator akan menganalisis sinar tersebut merupakan sinar terpolarisasi atau tidak.

Polarisasi Cahaya Karena Pemantulan Dan Pembiasan

Cahaya datang dan mengenai batas medium akan mengalami pemantulan dan pembiasan seperti gambar (a). Perubahan sudut datang akan merubah sudut pantul i_p dan sudut bias r. Pada suatu saat sinar pantul dan sinar bias akan saling tegak lurus. Saat terjadi keadaan seperti inilah akan terjadi pembagian intensitas pada kedua sinar itu, I untuk sinar bias dan Iuntuk sinar pantul sehingga sinarnya mengalami polarisasi, lihat gambar (b).

Pada polarisasi linier ini akan berlaku hubungan-hubungan seperti di bawah.

i_p + r = 90^o

tg i_p = 

Persamaan inilah yang dikenal sebagai hukum Brewster sesuai nama ilmuwan yang pertama kali mempelajarinya, Daved Brewter (1781-1868).

Polarisasi Cahaya Karena Bias Kembar (Pembiasan Ganda)

Polarisasi karena bias kembar dapat terjadi apabila cahaya melewati suatu bahan yang mempunyai indeks bias ganda atau lebih dari satu, misalnya pada kristal kalsit.

Perhatikan gambar diatas, seberkas cahaya yang jatuh tegak lurus pada permukaan kristal kalsit, maka cahaya yang keluar akan terurai menjadi dua berkas cahaya, yaitu satu berkas cahaya yang tetap lurus dan berkas cahaya yang dibelokkan. Cahaya yang lurus disebut cahaya biasa, yang memenuhi hukum Snellius dan cahaya ini tidak terpolarisasi. Sedangkan cahaya yang dibelokkan disebut cahaya istimewa karena tidak memenuhi hukum Snellius dan cahaya ini adalah cahaya yang terpolarisasi.

Polarisasi Cahaya Karena Hamburan

Polarisasi cahaya karena peristiwa hamburan dapat terjadi pada peristiwa terhamburnya cahaya matahari oleh partikel-partikel debu di atmosfer yang menyelubungi Bumi. Cahaya matahari yang terhambur oleh partikel debu dapat terpolarisasi. Itulah sebabnya pada hari yang cerah langit kelihatan berwarna biru. Hal itu disebabkan oleh warna cahaya biru dihamburkan paling efektif dibandingkan dengan cahaya-cahaya warna yang lainnya.

Polarisasi Cahaya Karena Pemutaran Bidang Polarisasi

Perhatikan gambar diatas, seberkas cahaya tak terpolarisasi melewati sebuah polarisator sehingga cahaya yang diteruskan terpolarisasi. Cahaya terpolarisasi melewati zat optik aktif, misalnya larutan gula pasir, maka arah polarisasinya dapat berputar. Besarnya sudut perubahan arah polarisasi cahaya θ tergantung pada konsentrasi larutan c, panjang larutan l dan sudut putar larutan β. Hubungan ini dapat ditulis secara matematik sebagai:

θ = c.β. l

Polarisasi Cahaya Karena Absorbsi Selektif

Absorbsi selektif adalah penyerapan intensitas cahaya karena penyerapan yang terseleksi yaitu penyerapan komponen-komponen cahaya tertentu. Bahan yang dapat menyerap secara selektif ini dinamakan polarisator.

Cahaya yang terpolarisasi intensitasnya menjadi I =  I₀. Bagaimana jika cahaya terpolarisasi tersebut dilewatkan pada bahan polarisator lain dengan membentuk sudut α terhadap polarisator pertama? Secara eksperimen dapat diperoleh hubungan seperti persamaan berikut.

I’ = I cos² α    atau    I’ =  I₀ cos² α

dengan :

I₀ = Intensitas cahaya awal
I = Intensitas cahaya terpolarisasi
I’ = Intensitas cahaya setelah melalui dua bahan polarisator
α = sudut antara kedua polarisator

Persamaan inilah yang kemudian dikenal sebagai hukum Mallus dalam polarisasi cahaya