Laporan Praktikum Polarisasi

PRAKTIKUM GELOMBANG

POLARISASI 

Oleh

MALIASIH

4201411101

PENDIDIKAN FISIKA

Dosen                    : Bpk. Sarwi

Rekan Kerja          : 1. Riza Ariyani

2. Uliya Mahalin

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMTIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2013

POLARISASI

A.       TUJUAN

1.         Menyelidiki mengenai salah satu sifat gelombang pendek yaitu polarisasi

2.    Mengetahui hubungan antara intensitas gelombang dengan sudut yang dibentuk

B.     LANDASAN TEORI

Gelombang mikro merupakan gelombang elektromagnetik yang bersifat transversal. Gelombang mikro atau dikenal sebagai microwave ialah gelombang elekromagnet yang mempunyai daerah frekuensi antara 10⁹ sampai 3 x 10¹¹ Hz (300 Ghz) atau derah panjang gelombang dari 30 cm sampai dengan 1mm. daerah frekuensi antara 1 Ghz sampai 3 Ghz disebut daerah UHF (Ultra High Frequency). Gelombang mikro banyak digunakan dalam radar,  sistem komunikasi dan juga untuk mempelajari struktur molekul dalam bahan. Sumber gelombang mikro adalah alat khusus yang bekerja secara elektronik, seperti klistron, magnetron, dan Travelling Wave tube (TWT). Salah satunya yang dipergunakan dalam eksperimen ini adalah Gunn oscilator sebagai sumber gelombang elektromagnetik.

Salah satu sifat gelombang mikro adalah polarisasi. Polarisasi hanya dapat terjadi untuk gelombang transversal dan tidak untuk gelombang longitudinal. Fakta bahwa cahaya dapat mengalami polarisasi menunjukkan bahwa cahaya merupakan gelombang transversal. Polarisasi adalah peristiwa tercapainya sebagian arah getar gelombang sehingga hanya tinggal memiliki satu arah getar saja. Gelombang mikro diramalkan oleh teori elektromagnet sebagai gelombang transversal, yaitu vektor listrik dan magnet bergetar adalah tegak lurus kepada arah penjalaran. Arah polarisasi pada gelombang elektromagnetik yang terpolarisasi bidang diambil sebagai arah vektor medan listrik.

Pada umumnya, gelombang cahaya mempunyai banyak arah getar.  Suatu gelombang yang mempunyai banyak arah getar disebut gelombang tak terpolarisasi, sedangkan gelombang yang memilki satu arah getar disebut gelombang terpolarisasi. 

Gambar.1 di bawah menujukkan penempatan pelat pemolarisasi kedua P₂. jika P₂ dirotasikan terhadap arah penjalaran, maka ada dua kedudukan yang terpisah sebesar 180⁰, dengan intensitas gelombang yang ditransmisikan hampir sama dengan nol.

Gambar 1. Gelombang tak terpolarisasi tidak ditransmisikan oleh pelat-pelat   pemolarisasi sisi yang bersilangan

Jika amplitudo dari gelombang terpolarisasi bidang yang jatuh pada P₂ adalah E_m maka amplitudo gelombang yang keluar adalah:

                  E_m cos θ

dengan θ adalah sudut diantara arah polarisator P₁ dan P₂, dengan mengingat  bahwa intensitas yang ditransmisikan I berubah dengan θ menurut Snellius:

                I = I_m cos² θ                                                                   (3)

Dengan I_m adalah nilai maksimum dari intensitas yang ditransmisikan, nilai maksimum tersebut terjadi bila arah polarisator P₁ dan P₂ adalah sejajar, yaitu bila θ = 180⁰.

Cahaya dapat mengalami polarisasi dengan berbagai cara, antara lain karena peristiwa pemantulan, pembiasan, bias kembar, absorbsi selektif, dan hamburan.

1.     Polarisasi karena 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

2.      Polarisasi karena Pemantulan dan Pembiasan 

Polarisasi karena pemantulan dan pembiasan dapat terjadi apabila cahaya yang dipantulkan dengan cahaya yang dibiaskan saling tegak lurus atau membentuk sudut 90^o. 

Di mana cahaya yang dipantulkan merupakan cahaya yang terpolarisasi sempurna, sedangkan sinar bias merupakan sinar terpolarisasi sebagian.  Sudut datang sinar yang dapat menimbulkan cahaya yang dipantulkan dengan cahaya yang dibiaskan merupakan sinar yang terpolarisasi. 

Sudut datang seperti ini dinamakan sudut polarisasi (ip) atau sudut Brewster. Pada saat sinar pantul dan sinar bias saling tegak lurus (membentuk sudut 90o) akan berlaku ketentuan bahwa : i' + r = 90o atau r = 90o - i

3.      Polarisasi 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.  

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.  

4.     Polarisasi karena Absorbsi 

Selektif Polaroid adalah suatu bahan yang dapat menyerap arah bidang getar gelombang cahaya dan hanya melewatkan salah satu bidang getar. Seberkas sinar yang telah melewati polaroid hanya akan memiliki satu bidang getar saja sehingga sinar yang telah melewati polaroid adalah sinar yang terpolarisasi.  

Peristiwa polarisasi ini disebut polarisasi karena absorbsi selektif. Polaroid banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, antara lain untuk pelindung pada kacamata dari sinar matahari (kacamata sun glasses) dan polaroid untuk kamera.  

5.     Polarisasi 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.

6.     Pemutaran Bidang Polarisasi

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. 

A.    ALAT DAN BAHAN

1.      Transmitter Receiver

2.      Component Holder

3.      Geniometer

4.      Narrow Slit Spacer

  

B.     CARA KERJA

1.      Menyusun alat-alat seperti pada gambar di bawah  dengan posisi penerima seperti semula (0⁰). Sisi corong yang penjang letaknya horizontal.

1.      Melepaskan polarisatornya dari statif. Memutar penerima sehingga sisi panjangnya dari corongnya tegak lurus.

2.      Membaca dan mencatat pembaca pada penerima untuk intensitas maksimum (I_m).

3.      Mengatur kududukan polisator pada sudut 0⁰.

4.      Mengatur lengan alat penerima sampai dideteksi isyarat yang maksimum, tanpa mengubah kedudukan pemancar maupun reflektor. Kemudian mencatat pembacaan pada penerima untuk intensitasnya.

5.      Melakukan hal yang sama untuk sudut yang lain (0⁰ , 22.5⁰, 45⁰, 67.5⁰,  90⁰ ).

6.      Melakukan hal yang sama pula dengan variasi sudut receiver (sudut polarisator, dan sudut lengan tetap).

7.      Melakukan hal yang sama pula dengan variasi sudut lengan (sudut polarisator, dan sudut receiver tetap).

A.    DATA PENGAMATAN

1.   Variasi sudut polarisator, sudut receiver tetap, sudut lengan tetap

sudut receiver = 270⁰             sudut lengan = 0⁰

No	I0 (mA)	q (polarisator)	Im (mA)
1	9	00	4,2
2	9	22,50	3,6
3	9	450	2,1
4	9	67,50	0,6
5	9	900	0

2.   Variasi sudut receiver, sudut polarisator tetap, sudut lengan tetap

sudut polarisator = 0⁰ (horizontal)     sudut lengan = 0⁰ (sejajar)

No	I0 (mA)	q (polarisator)	Im (mA)
1	0	00	0
2	0,18	450	0,09
3	6	900	3
4	0,24	1350	0,12
5	0	1800	0

3. Variasi sudut lengan, sudut polarisator tetap, sudut receiver tetap

sudut polarisator = 0⁰ (horizontal)     sudut receiver =270⁰

No	I0 (mA)	q (polarisator)	Im (mA)
1	9	00	4,2
2	7,5	50	3,3
3	6,6	100	3
4	2,7	150	1,2
5	0	200	0

B.        ANALISIS DATA

                I = I_m cos² θ

1.       I = I_m cos² θ         

 I = I_m cos² 0⁰       

I = 9. 1²                 secara praktikum                    

I = 9                                                                      4,2

Kesesatan 0%

Ketepatan 100%

2.      I = I_m cos² θ          

 I = I_m cos² 22,5⁰  

I = 0,8. 1²              secara praktikum                    

I = 0,8                                                                   0,8

Kesesatan 0%

Ketepatan 100%

3.       

# Perhitungan Im secara teori

No	I0	q	Im
1	0,8	0	0,8
2	0,2	20	0,226
3	0,14	30	0,187
4	0,12	45	0,240
5	0,1	60	0,400
6	0,06	70	0,513
7	0	90	~

1.      PEMBAHASAN

Pada percobaan gelombang mikro kali ini kami memilih sub bab mengenai gejala polarisasi yang terjadi pada gelombang mikro. Pada percobaan kali ini yang gelombang cahaya yang digunakan adalah gelombang cahaya tampak. Gelombang cahaya terbentuk karena terjadi gerakan gelombang listrik dan magnet yang saling tegak lurus kepada arah penjalarannya, disebut gelombang elektromagnetik. Semua radiasi elektromagnetik adalah gelombang transversal yang memiliki ciri dapat mengalami polarisasi.

Tidak seperti gejala difraksi dan lainnya yang dapat dialami oleh gelombang transversal dan gelombang longitudinal, gejala polarisasi hanya dapat dialami oleh gelombang transversal. Hal ini karena Gejala polarisasi dapat digambarkan dengan gelombang yang terjadi pada tali yang dilewatkan pada celah. Apabila tali digetarkan searah dengan celah maka gelombang pada tali dapat melewati celah tersebut. Sebaliknya jika tali digetarkan dengan arah tegak lurus celah maka gelombang pada tali tidak bisa melewati celah tersebut. Pada gelombang cahaya tampak, yang sebelumnya terdiri dari medan listrik dan medan magnet setelsh melewati bidang polarisasi salah satunya akan menjadi terkutubkan sehingga keluarannya akan menjadi satu bidang getar saja.

Pada percobaan polarisasi kali ini kami menggunakan variasi sudut putar. Hal ini untuk mengetahui hubungan antara sudut polarisasi dengan intensitas mula – mula dan intensitas keluaran. Sudut – sudut yang digunakan antara lain : 0^0, 20⁰, 30⁰, 45⁰, 60⁰, 70⁰, 90⁰. Selain itu kami juga menggunakan dua jenis polarisator. Yaitu polarisator kayu dan polarisator besi.

Pada saat menggunakan polarisator kayu terlihat bahwa semakin besar sudutnya semakin besar intensitas keluarannya, kecuali saat sudutnya 0. 

Dari variasi polarisator kayu dan besi didapatkan bahawa Grafik Im menggunakan polarisator kayu lebih beraturan daripada menggunakan polarisator besi.

Dengan menggunakan ralat grafik didapatkan nilai Im => menggunakan Polarisator kayu = 0,179 ± 0,0965 dan dengan menggunakan polarisator besi = 0,125 ± 0,085.

Ketelitian percobaan menggunakan polarisator kayu juga lebih tinggi daripada menggunakan polarisator besi, yaitu 47 % dibanding 32%. Akan tetapi nlai ini termasuk sangat rendah. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh beberapa kesalahan paralaks dan praktikum yang dilakukan oleh praktikan saat melakukan eksperimen.

2.      KESIMPULAN

1.      Dengan menggunakan polarisator kayu Im = 0,179 ± 0,0965 sedangkan dengan menggunakan polarisator besi Im = 0,125 ± 0,085.

2.      Polarisasi adalah peristiwa tercapainya sebagian arah getar gelombang sehingga hanya tinggal memiliki satu arah getar saja

3.      . Polarisasi hanya dapat terjadi untuk gelombang transversal dan tidak untuk gelombang longitudinal. Fakta bahwa cahaya dapat mengalami polarisasi menunjukkan bahwa cahaya merupakan gelombang transversal

3.      DAFTAR PUSTAKA

Giancolli, 2001. Fisika Dasar 2 Edisi Kelima. Jakarta Erlangga.

Halliday,D dan Resnick,R. 1984. Fisika Jilid 2 Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga.

Liang. 2006. Aplikasi Elektromagnetik. Jakarta: Erlangga.

Hidayatiningsih,Triya , Yusuf Wongos. 2011. Polarisasi Cahaya.  Laboratoriom Eksperimen Fisika Fmipa Unesa.