Polarisasi-Interferensi Lapisan Tipis: Analisis Contoh Soal dan Pembahasan

Diantara sifat-sifat gelombang, polarisasi terjadi hanya pada gelombang transversal. Sebuah contoh sederhana dari gelombang transversal adalah gelombang pada tali. Tentunya pada kajian ini kita tidak akan mengulang kembali bagaiman terjadinya gelombang stationer (agak ngelantur). Secara khusus fokus kajian kita ingin mempelajari gelombang elektromagnetik sebagai contohnya adalah cahaya. Salah satu sifat cahaya adalah dapat dipolarisasi. Aplikasi sederhana kita sering kali menggunakan kaca mata polaroid. Tentunya hal tersebut akan berkaitan dengan konsep polarisasi yang sudah dijelaskan pada materi fisika SMA kelas XII. Tak hanya itu, sebagai tambahan disediakan contoh soal dan pembahasan interferensi lapisan tipis.

Seperti biasa, permasalahan fisika selalu melibatkan konsep perbandingan, menghitung besaran tertentu seperti panjang gelombang, ketebalan lapisan, dan intesitas setelah mengalami polarisasi. Tetapi akan selalu diingatkan bahwa meskipun analisis disini contoh soal dan pembahasan, yang lebih utama adalah memahami konsep secara mendalam. Untuk itu pelajarilah beberapa konsep polarisasi dan interferensi di bawah ini melalui kajian soal fisika.

Kaji-1: Tiga polarisator disusun sedemikian ruapa sehingga intensitas gelombang yang keluar 1/32 intensitas gelombang datang. Jika sinar cahaya tak terpolarisasi dan sumbu polisator pertama sejajar dengan sumbu polarisator ketiga. Tentukanlah sudut polarisator pertama dan kedua!

Jawab:
Besaran yang diketahui.

Karena arah polarisator tiga dan satu sama makan sudut arah polarisator satu-dua dan dua-tiga akan sama yaitu theta. Jadi persamaan intensitas untuk masing-masing polarisator adalah

Latih-1: Tiga polarisator disusun sedemikian ruapa sehingga intensitas gelombang yang keluar maksimum. Jika sinar cahaya tak terpolarisasi dan sumbu polisator pertama tegak lurus dengan sumbu polarisator ketiga. Tentukanlah sudut polarisator pertama dan kedua!

Kaji-2: Cahaya polarisasi acak dikenakan pada polarisator bersumbu transmisi vertikal. Cahaya yang keluar dari polarisator dilewatkan pada analisator dengan sumbu transmisi 60 derajat terhadap sumbu transmisi polarisator. Tentukanlah perbandingan cahaya yang keluar dari analisator dengan dari polarisator!

Jawab:
Besaran yang diketahui.

Perbandingan intesitas dari analisator dengan cahaya masuk polarisator adalah

Latih-2: Cahaya polarisasi acak dikenakan pada polarisator bersumbu transmisi vertikal. Cahaya yang keluar dari polarisator dilewatkan pada analisator dengan sumbu transmisi 60 derajat terhadap sumbu transmisi polarisator. Tentukanlah perbandingan cahaya yang keluar dari analisator dengan dari polarisator!

Kaji-3: Berkas sinar tidak terpolarisasi dilewatkan melalui empat susunan polarisator. Sumbu transmisi tiap polarisator mengapit sudut 30 derajat terhadap sebelumnya. Tentukanlah rasion intensitas yang keluar dari susunan ini terhadap intensitas sinar masuk!

Jawab:
Besaran yang diketahui.

Intensitas yang keluar dari masing-masing polarisator dapat ditulsikan sebagai berikut.


 

Latih-3: Berkas sinar tidak terpolarisasi dilewatkan melalui empat susunan polarisator. Sumbu transmisi tiap polarisator mengapit sudut 45 derajat terhadap sebelumnya. Tentukanlah rasion intensitas yang keluar dari susunan ini terhadap intensitas sinar masuk!

Kaji-4: Cahaya putih menuju tegak lurus pada sebuah kaca yang berindeks bias 1.52 yang permukan kaca tersebut dilapisi oleh lapisan tipis MgF2 yang berindek bias 1.38. Tentukanlah ketebalan minimum lapisan jika cahaya kuning berpanjang gelombang 550 nm hilang dari pantulan cahaya!

Jawab:
Besaran yang diketahui.

Syarat terjadinya minimum adalah selisih lintasan dua gelombang pantul harus berbeda setengah panjang panjang gelombang karena dua gelombang pantul memiliki fase yang sama.

Catat: Minimum pertama dicapai untuk m = 0

Latih-4: Cahaya putih menuju tegak lurus pada sebuah kaca yang berindeks bias 1.52 yang permukan kaca tersebut dilapisi oleh lapisan tipis MgF2 yang berindek bias 1.38. Tentukanlah ketebalan minimum lapisan jika cahaya kuning berpanjang gelombang 550 nm mengalami pantulan kuat!