Penjelasan Cahaya dan Sifatnya Lengkap

Penjelasan Cahaya dan Sifatnya Lengkap - Salam fisika, pada kesempatan ini kita akan berdiskusi mengenai pokok bahasan cahaya. Orang-orang memikirkan dan membahas mengenai cahaya sudah dimulai sejak zaman dulu. Pada zaman sebelum masehi, Aristoteles yang merupakan seorang filosofer mengartikan cahaya sebagai gangguan yang dinamakan dengan Aether. Dalam book of Optik, Newton (1706) menjelaskan bahwa cahaya/ sinar merupakan aliran pertikel energi setiap menit. Dalam tahun-tahun setelahnya dan sampai sekarang gagasan yang digunakan untuk menjelaskan cahaya adalah karakteristiknya sebagai cahaya dan sebagai gelombang. Sifat ini biasa disebut dualisme cahaya. Para saintis yang berjasa beberapa diantaranya adalah Huygens, Planck, DeBrouglie, Einstein, Compton, Bohr, dll. Pembahasan lebih lanjut bisa dibaca pada sejarah mengenai cahaya.

Kompetensi Dasar

Pada pembelajaran di dunia pendidikan formal (sekolah) dalam hal ini adalah tingkat SMP (Sekolah Menengah Pertama), materi pembelajaran tentang cahaya dibelajarkan kepada peserta didik saat tingkat 4 atau kelas 8. Pada KTSP, materi cahaya berada dalam kompetensi dasar 

“menyelidiki sifat-sifat cahaya dan hubungannya dengan berbagai bentuk cermin dan lensa” 

sedangkan pada K13, materi cahaya berada dalam KD 3.11. yaitu

“mendeskripsikan sifat-sifat cahaya, pembentukan bayangan, serta aplikasinya untuk menjelaskan penglihatan manusia, dan prinsip kerja alat optik”.

Oleh karena itu, cakupan materi yang dibelajarkan kepada peserta didik cukup banyak, meliputi: 

1. Sifat-sifat cahaya 
2. Pembentukan bayangan 
3. Penglihatan manusia 
4. Prinsip kerja alat optik 

Ruang lingkup materi pemebelajaran sebenarnya sama, hanya saja KD pada KTSP dijabarkan menjadi lebih rinci dalam KD kurikulum 2013. Pada artikel akan dibahas mengenai sifat-sifat cahaya, sedangkan untuk pembahasan lebih lanjut dapat dibuka pada link yang terkait. Berikut adalah pebahasan mengenai sifat-sifat cahaya.

Sifat-sifat Cahaya

Cahaya merupakan bagian dari gelombang elektromagnetik. Dalam bahasa Inggris istilah cahaya yang dimaksud biasa dikenal dengan visible light. Oleh Karenanya cahaya memiliki sifat-sifat umum dari gelombang, antara lain:

1) Cahaya merambat dalam lintasan lurus 

Cahaya biasa disebut sebagai sinar berkenaan dengan salah satu sifatnya yaitu merambat lurus. Dalam bahasa Inggris biasa disebut dengan ray (bacaan lanjut corpuscular theory). Konsep ini akan berlangsung jika cahaya merambat pada medium yang sejenis (homogen). Sebagai contoh: Cahaya merambat di udara, cahaya merambat di air, cahaya merambat di kaca. Sifat cahaya berkaitan dengan perambatannya dalam dua medium yang berbeda akan dijelaskan lebih lanjut pada pembahasan di bawah.

2) Ketika cahaya melalui dua medium maka akan terdapat daerah batas antara dua medium (misalnya udara dan air). 

Pada bidang batas antara dua medium tersebut, cahaya dapat mengalami peristiwa pemantulan atau pembiasan. Peristiwa pemantulan dan pembiasan dabapat dibaca pada keterangan dibawah.

3) Refleksi (a)

Refleksi atau persitiwa yang lebih dikenal dengan pemantulan. Pemantulan adalah peristiwa yang terjadi ketika berkas sinar cahaya dikembalikan ke medium semula. Hukum yang sering digunakan adalah rumusan hukum oleh Snelllius (1580). Snellius menyatakan bahwa sudut datang memiliki nilai yang samadengan sudut pantul. Sudut adatang adalah sudut yang dibentuk oleh sinar datang dengan garis normal sedangka sudut pantul adalah sudut yang dibentuk antara sudut pantul dengan garis normal.

4) Refraksi (b)

Refraksi atau yang sering disebut juga dengan pembiasan. Pembiasan merupakan peristiwa dibelokkannya cahaya karena melewati medium yang berbeda kerapatannya. Sebagai contoh, pernahkah anda pergi ke kolam renang atau memasukkan pernsil dalam gelas? Ketika anda meliahnya dari arah atas, maka pernsil yang semula lurus akan terlihat patah. Hal yang sama juga terjadi saat anda melihat dasar kolam renang dari atas permukaan air. KOlam akan terlihat dangkal padahal sebenarnya tidak. Snellius juga memberikan peran dalam menjelaskan peristiwa pembiasan. Hukum snellius mengenai pembiasan adalah:

1. Sinar datang, garis normal, dan sinar bias terletak pada satu bidang datar. 
2. a) Jika sinar datang yang berasal dari medium lebih rapat ke medium yang kurang rapat, maka akan dibiaskan menjauhi garis normal. b)Jika sinar datang berasal dari medium kurang rapat menuju medium yang lebih rapat, maka sinar akan dibiaskan mendekati garis normal. 
3. Perbandingan sinus antara sudut datang (i) dengan sinus sudut bias (r) adalah suatu bilangan tetap. Bilangan tetap inilah yang sebenarnya menunjukkan indeks bias. 

Berdasarkan studi lebih dalam mengenai sejarah ilmu pengetahuan, diketahui bahwa saintis Islam dari Baghdad (920-1000) juga menemukan hal yang sama, ilmuan tersebut bernama Ibnu Sahl.

5) Jika melewati celah sempit, dapat mengalami lenturan (Difraksi-c)

Salah satu sifat gelombang adalah dapat terjadi difraksi. Difraksi merupakan suatu peristiwaketika gelombang melewati celah yang sempit maka dari celah tersebut akan muncul sumber gelombang baru. Difraksi pada cahaya akan memunculkan pola gelap dan terang. Banyaknya pola gelap terang bergantung dengan panjang gelombang dari cahaya yang digunakan dan lebar celah.

6) Interferensi (d)

Jika terdapat dua sinar dalam satu lintasan maka sinar tersebut akan interferensi. Interferensi dibagi menjadi 2 jenis yaitu interferensi konstrukif (sinar menjadi lebih jelas, terjadi daerah terang) dan destruktif (sinar menjadi hilang, terjadi daerah gelap).

7) Polarisasi (e)

Saat melewati medium tertentu cahaya dapat dikutubkan, yang harusnya menyebar menjadi satu komponen saja, misal mendatar saja, vertikal saja, atau 1 diagonal saja. Konsep polarisasi ini dapat dimanfaatkan dalam pembuatan teknologi 3D. Polarisasi dapat terjadi karena beberapa hal. Penyebab tersebut diantaranya adalah:

1. Polarisasi yang terjadi karena refleksi (pemantulan). Peristiwa yang dapat menghasilkan berkas sinar yang terpolarisasi jika berkas sinar pantul dan sinar biasnya membentuk sudut 90 derajat. 
2. Polarisasi karena absorbsi selektif (selective absorbtion). Polarisasi juga dapat terjadi karena absorbsi selektif. Absorbsi selektif memiliki arti bahwa cahaya yang sebagian diserap oleh medium dan sebagian yang lain diteruskan. Polarisasi jenis ini terjadi dengan menggunakan kristal polaroid. Bahan polaroid dapat meneruskan cahaya dengan arah getar tertentu dan menyerap cahaya dalam arah getar yang lainnya. Arah cahaya yang diteruskan memiliki arah yang sejajar dengan sumbu polarisasi dari kristal polaroid. 
3. Polarisasi karena pembiasan ganda (double refraction). Polarisasi juga dapat dilakukan dengan menggunakan proses pembiasan ganda. Pembiasan ganda dapat terjadi ketika berkas sinar melewati medium dengan indeks bias ganda. Saat cahaya melewati kaca (kaca hanya memiliki indeks bias homogen=sama) maka cahaya akan dibiaskan (diteruskan) dengan arah yang sama seperti berkas sinar sebelum memasuki medium. Namun, ketika cahaya melewati beberapa bahan dengan indeks bias yang birefringence (meterial dengan indeks bias ganda) seperti kalsit dan kuarsa maka cahaya akan dibiaskan menjadi dua sinar dengan arah yang berbeda. Peristiwa pembiasan ganda salah satu sinar dapat dijelaskan dengan menggunakan hukum Snellius mengenai pembiasan dan salah satu sinar yang lain tidak memenuhi hukum Snellius (sinar ini disebut dengan berkas sinar istimewa). 

Demikianlah pembahasan mengenai Penjelasan Cahaya dan Sifatnya Lengkap sifat sifat cahaya, semoga dapat membantu dalam pembelajaran dan memahami materi tentang cahaya.

Baca juga : 

Penjelasan Perpindahan Kalor Lengkap

Penjelasan Perpindahan Kalor Lengkap - Salam fisika, bagi kalian yang sedang mencari teori tentang kalor fisika, kali ini saya akan membahasan mengenai perpindahan kalor berikut penjelasannya : 

Perpindahan Kalor

Kalor merupakan salah satu bentuk energi, umumnya disebut energi panas. Kalor juga dapat berpindah dari satu tempat ke tempat yang lain. Proses inilah yang disebut perpindahan kalor/ panas/ energi. Ada tiga jenis perpindahan kalor, yaitu: (1) konduksi, (2) konveksi, dan (3) radiasi. Pastinya di kelas X, teman-teman sudah paham, karena sudah dibelajarkan di tingkat sekolah dasar maupun sekolah menengah pertama. Namun, ditingkat sekolah menengah atas, teman-teman diminta untuk dapat menghitung nominal kalor yang pindah (menganalisis perpindahan kalor) serta menyebutkan contoh-contoh proses tersebut pada kehidupan sehari-hari. Konsep ini sangatlah penting untuk kita ketahui, karena peristiwanya yang banyak terjadi di sekita kita. Bahkan, bagi teman-teman yang kreatif dapat menggunakan konsep-konsep fisika sederhana untuk meyelesaikan permasalahan sains yang ada disekitarnya khususnya kalor. Keterampilan ini disebut juga keterampilan literasi sains. Supaya lebih paham, mari kita simak pembahasannya berikut!

A) Konduksi

Pembahasan yang pertama dalam perpindahan kalor adalah konduksi. Konduksi merupakan perpindahan kalor dimana partikel-partikel zat tidak ikut berpindah, biasanya terjadi pada benda padat. Namun,untuk beberapa kasus (nanti kita akan mengenal) ada juga benda gas dan benda cair yang mengalami proses konduksi. Faktor-faktor yang mempengaruhi laju perpindahan kalor adalah:

1.  koefisisen konduktivitas termal
2. panjang stik/ batang
3. luas penampang
4. perbedaan suhu antar ujung batang

Secara matematis faktor-faktor di atas dirumuskan menjadi:

H= Q / t = (k x A x ∆T) / l

Dengan keterangan sebagai berikut:

H adalah laju perpindahan kalor secara konduksi dengan satuan dalam joule/s

Q adalah jumlah kalor yang dipindahkan dengan satuan dalam joule

t adalah lamanya waktu dipindahkannya kalor dengan satuan dalam sekon

k adalah koefisien konduktivitas termal dari benda/ zat dalam satuan joule /(sekon meter celcius)

A adalah luas penampang benda yang digunakan sebagai penghantar dengan satuan dalam meter persegi (m^2)

∆T adalah perbedaan suhu antar ujung batang dengan satuan dalam derajat celcius

l adalah panjang stik/ batang penghantar dengan satuan dalam meter

Hubungan antara tiap faktor dapat ditunjukkan melalui persamaan di atas. Laju konduktivitas akan bernilai besar (cepat) apabila benda yang dipanasi memiliki nilai koefisien konduktivitas yang besar, penampang yang luas dan perbedaan suhu yang besar pula, tetapi dengan panjang yang kecil. Hal yang sebaliknya berlaku pula untuk laju konduktivitas yang kecil.

Contoh konduksi dalam kehidupan sehari-hari adalah: panci yang digunakan terbuat dari logam aluminium karena memiliki konuktivitas termal yang besar. Berdasarkan tabel dapat diketahui nilai konduktivitas termal dari aluminium adalah 5 x (10 ^-2) kkal/(s m C). Angka tersebut menunjukkan bahwa tiap kenaikan 1 derajat celcius sebatang aluminium dengan panjang 1 meter akan menghantarkan kalor sebesar 500 kal tiap detiknya. Angka tersebut setara dengan 5 kalori untuk aluminium sepanjang 1 cm. Apalagi ditambah dengan sifat aluminum yang susah teroksidasi sehingga susah berkarat. Nilai, konduktivitas ini juga memiliki arti bahwa benda tersebut cepat kembali untuk dingin sesuai dengan penurunan suhunya. 

B) Konveksi 

Konveksi merupakan proses perpindahan kalor yang disertai dengan proses perpindahan partikelnya. Perpindahan kalor seperti ini biasanya terjadi pada benda cair dan benda gas. Beberapa hal yang mempengaruhi kecepatan perpindahan kalor secara konveksi adalah sebagai berikut:

1. koefisien konveksi zat 
2. luas penampang zat yang dipanasi
3. perbedaan suhu dari dari tempat benda dipanasi dengan tempat yang ditentukan

Faktor-faktor tersebut kemudian dirumuskan secara matematis menjadi:

H= Q / t = h x A x ∆T 

Keterangan:

H dalam hal ini adalah laju konvektivitas termal dengan satuan joule / sekon

h adalah koefisien konveksi dari zat yang digunakan sebagai perantara joule / (sekon x (meter^2))

∆T adalah perbedaan suhu dari tempat yang dipanasi dengan tempat yang ditentukan

Berdasarkan pernyataan matematika di atas maka laju konveksi suatu fluida akan meningkat jika nilai dari koefisien konveksi, luas permukaan benda yang dipanasi dan perubahan/perbedaan suhunya. Jika konduktivitas dipengaruhi oleh luas dan panjang benda maka pada konveksivitas termal faktor yang berpengaruh hanyalah luasan saja. Ibarat memanaskan air, semakin luas pancinya maka air yang dimasak akan semakin cepat panas. Jika semakin tepis maka akan semakin cepat panas pula. Hal ini dikarenakan semakin besar luasannya maka jumlah partikel yang dipanasi akan semakin banyak pula.

Contoh peristiwa konveksi sangat banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari, contohnya yaitu: 1) terjadinya angin, angin laut, angin darat, angin gunung, angin lembah, saat memasah air, dan bahkan perpindahan panas bumi pada lapisan asteonosfer terjadi secara konveksi karena terdiri dari batuan cair.

C) Radiasi

Perpindahan kalor yang ketiga adalah radiasi. Radiasi merupakan perpindahan kalor melalui pancaran. Karena sifatnya seperti cahaya maka perpindahan kalor dengan cara radiasi dapat dikurangi dengan cara memberikan benda yang dapat memantulkan gelombang elektromagnetnya, misalnya cermin. Cermin hanya efektif untuk memantulkan energi dari cahaya tampak. Cermin juga biasa digunakan dalam termos air sebagai reflektornya. Faktor-faktor yang mempengaruhi daya radiasi suatu bahan adalah:

1. koefisien emisivitas
2. suhu benda 
3. luas peanampang dari sumber

secara matematis, faktor-faktor tersebut dirumuskan menjadi:

P = e x σ x A x (T^4)

Keterangan:

P adalah daya dari sumber dengan satuan watt

e adalah koefisien emisivitas bahan yang tidak memiliki satuan

σ adalah konstanta sephan bolzman dengan satuan watt / (meter persegi x Kelvin)

A adalah luas penampang dari sumber dengan satuan meter persegi (m^2)

T adalah suhu dengan satuan Kelvin (K)

Radiasi dari suatu pemancar panas akan besar jika benda tersebut memiliki nilai e (koefisien emisivitas), luas permukaan dan suhu yang besar. Kenaikan dari nilai emisivitas radiasinya memiliki nilai yang sama dengan penurunannya. Boleh dikatakan dalam bahasa yang lain emisi sama dengan absopsi. Nilai yang dipancarkan sama dengan nilai yang diserap oleh benda yang menerima. 

Contoh radiasi pada kehidupan sehari-hari adalah perpindahan panas matahari ke bumi, panas dari api unggun, bolam lampu, dan sebagainya.

Ada satu alat yang menggunakan prinsip yang berusaha mencegah ketiga perpindahan kalor tersebut, yaitu termos air. Termos air dikembangkan dengan tujuan untuk menjaga suhu air agar tidak berubah secara drastic. Temen-temen yang punya termos bisa membukanya untuk melihat-lihat dan membedakan manakah yang merupakan prinsip konduksi, konveksi dan radiasi.

Sekian,,, Setelah teman-teman membaca artikel Penjelasan Perpindahan Kalor Lengkap di atas semoga menjadi tambah paham akan materi perpindahan kalor. Pada tingkat menengah atas, teman-teman diminta untuk sampai tahap analisis besaran-besaran yang memppengaruhinya beberapa caranya dilakukan dengan mengitung nilai dari besaran tersebut. Contoh perhitungannya akan ada pembahasan yang lain seputar perhitungan pada sub bab perpindahan kalor. Semoga bermanfaat dan tete semangat belajar ya. Jangan lupa di like dan baca artikel lainnya.

Hubungan Momentum dan Impuls Docx Lengkap

Hubungan Momentum dan Impuls Docx Lengkap - Salam fisika, kali ini kami akan membagikan teori tentang momentum dan impuls, tanpa basa basi langsung saja simak penjelasannya.

Pengertian Momentum dan Impuls

Setiap benda yang bergerak mempunyai momentum.

Momentum juga dinamakan jumlah gerak yang besarnya berbanding lurus dengan massa dan kecepatan benda.

Suatu benda yang bermassa m bekerja gaya F yang konstan, maka setelah waktu Dt benda tersebut bergerak dengan kecepatan :

Besaran F. Dt disebut : IMPULS 

sedangkan besaran m.v yaitu hasil kali massa dengan kecepatan disebut : MOMENTUM

m.vt  = momentum benda pada saat kecepatan vt

m.vo = momentum benda pada saat kecepatan vo

Momentum adalah hasil kali sebuah benda dengan kecepatan benda itu pada suatu saat.

Momentum merupakan besaran vektor yang arahnya searah dengan Kecepatannya.

Satuan dari mementum adalah kg m/det atau gram cm/det

Impuls adalah hasil kali gaya dengan waktu yang ditempuhnya. Impuls merupakan Besaran vektor yang arahnya se arah dengan arah gayanya.

Perubahan momentum adalah akibat adanya impuls dan nilainya sama dengan impuls.

 IMPULS = PERUBAHAN MOMENTUM

HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM

Misalkan benda A dan B masing-masing mempunyai massa mA dan mB dan masing-masing bergerak segaris dengn kecepatan v_A dan v_Bsedangkan v_A > v_B. Setelah tumbukan kecepatan benda berubah menjadi v_A’ dan vB’. Bila F_BA adalah gaya dari A yang dipakai untuk menumbuk B dan F_AB gaya dari B yang dipakai untuk menumbuk A, maka menurut hukum III Newton :

Jumlah momentum dari A dan B sebelum dan sesudah tumbukan adalah sama/tetap. Hukum ini disebut sebagai HUKUM KEKEKALAN MOMENTUM LINIER.

TUMBUKAN.

Pada setiap jenis tumbukan berlaku hukum kekekalan momentum tetapi tidak selalu berlaku hukum kekekalan energi mekanik. Sebab disini sebagian energi mungkin diubah menjadi panas akibat tumbukan atau terjadi perubahan bentuk :

Macam tumbukan yaitu :

Tumbukan elastis sempurna, yaitu tumbukan yang tak mengalami perubahan energi.

Koefisien restitusi e = 1

Tumbukan elastis sebagian, yaitu tumbukan yang tidak berlaku hukum kekekalan energi mekanik sebab ada sebagian energi yang diubah dalam bentuk lain, misalnya panas.

Koefisien restitusi    0 < e < 1

Tumbukan tidak elastis , yaitu tumbukan yang tidak berlaku hukum kekekalan energi mekanik dan kedua benda setelah tumbukan melekat dan bergerak bersama-sama.

Koefisien restitusi   e = 0

Besarnya koefisien restitusi (e) untuk semua jenis tumbukan berlaku :

v_A' ; v_B' = kecepatan benda A dan B setelah tumbukan

v_A ; v_B = kecepatan benda A dan B sebelum tumbukan.

Energi yang hilang setelah tumbukan dirumuskan :

Tumbukan yang terjadi jika bola dijatuhkan dari ketinggian h meter dari atas lantai.

Kecepatan bola waktu menumbuk lantai dapat dicari dengan persamaan  

Kecepatan lantai sebelum dan sesudah tumbukan adalah 0.

v_B = v_B’ = 0

Dengan memasukkan persamaan tumbukan elastis sebagian 

diperoleh

h’ = tinggi pantulan

h =  tinggi bola jatuh.

Untuk mencari tinggi pntulan ke-n dapat dicari dengan : h_n = h₀ e²ⁿ 

LATIHAN SOAL MOMENTUM DAN IMPULS

1. Seorang pemain bisbol akan memukul bola yang datang padanya dengan massa 2 kg dengan kecepatan 10 m/s, kemudian dipukulnya dan bola bersentuhan dengan pemukul dalam waktu 0,01 detik sehingga bola berbalik arah dengan kecepatan 15 m/s.

1. Carilah besar momentum awal
2. Carilah besar momentum akhir
3. Carilah besar perubahan momentumnya.
4. Carilah besar impulsnya.
5. Carilah besar gaya yang diderita bola.

2. Dua buah benda massanya 5 kg dan 12 kg bergerak dengan kecepatan masing-masing 12 m/s dan 5 m/s dan berlawanan arah. Jika bertumbukan sentral, hitunglah :

1. Kecepatan masing-masing benda dan hilangnya energi jika tumbukannya elastis sempurna.
2. Kecepatan masing-masing benda dan energi yang hilang jika tumbukannya tidak elastis sama sekali.

3. Massa perahu sekoci 200 kg bergerak dengan kecepatan 2 m/s. dalam perahu tersebut terdapat orang dengan massa 50 kg. Tiba-tiba orang tersebut meloncat dengan kecepatan 6 m/s. Hitunglah kecepatan sekoci sesaat (setelah orang meloncat)

Jika : a. arah loncatan berlawanan dengan arah sekoci.

         b. arah loncatan searah dengan arah perahu.

4. Benda jatuh di atas tanah dari ketinggian 9 m. Ternyata benda terpantul setinggi 1 meter. Hitunglah :

1. Koefisien kelentingan.
2. Kecepatan pantulan benda.
3. Tinggi pantulan ketiga.

5. Sebuah peluru dari 0,03 kg ditembakkan dengan kelajuan 600 m/s diarahkan ppada sepotong kayu yang massanya 3,57 kg yang digantung pada seutas tali. Peluru mengeram dalam kayu, hitunglah kecepatan kayu sesaat setelah tumbukan ?

6. Bola seberat 5 newton bergerak dengan kelajuan 3 m/s dan menumbuk sentral bola lain yang beratnya 10 N dan bergferak berlawanan arah dengan kecepatan 6 m/s. Hitunglah kelajuan masing-masing bola sesudah tumbukan, bila :

1. koefisien restitusinya 1/3
2. tumbukan tidak lenting sama sekali
3. tumbukan lenting sempurna. 

7. Sebuah bola dijatuhkan dari ketinggian 1½ m di atas sebuah lantai lalu memantul setinggi 0,9 m. Hitunglah koefisien restitusi antara bola dan lantai

8. Sebuah truk dengan berat 60.000 newton bergerak ke arah utara dengan kecepatan 8 m/s bertumbukan dengan truk lain yang massanya 4 ton dan bergerak ke Barat dengan kecepatan 22 m/s. Kedua truk menyatu dan bergerak bersama-sama. Tentukan besar dan arah kecepatan truk setelah tumbukan.

9. Dua buah benda A dan B yang masing-masing massanya 20 kg dan 40 kg bergerak segaris lurus saling mendekati. A bergerak dengan kecepatan 10 m/s dan B bergerak engan kecepatan 4 m/s. Kedua benda kemudian bertumbukan sentral. Hitunglah energi kinetik yang hilang jika sifat tumbukan tidak lenting sama sekali.

10. Sebuah peluru massanya 20 gram ditembakkan pada ayunan balistik yang massanya 5 kg, sehingga ayunan naik 0,2 cm setelah umbukan. Peluru mengeram di dalam ayunan. Hitunglah energi yang hilang.

Sekian artikel dari kami semoga dapat membantu, terimakasih telah berkunjung.

Tag : Cara mengerjakan momentum dan impuls, Rumus momentum, Rumus impuls, Rangkuman momentum, Rangkuman impuls, Impuls Lengkap, Momentum lengkap, Soal dan jawaban momentum dan impuls, File pdf momentum dan impuls, File ppt momentum dan impuls.

Perbedaan Dinamika Dengan Kinematika Gerak Lengkap

Perbedaan Dinamika Dengan Kinematika Gerak  - kali ini kami akan menshare sebuah artikel fisika tentunya mengenai suatu perbedaan sesuai dengan judulnya oke langsung saja, Tentunya teman-teman sudah sangat familiar dengan kedua istilah fisika tersebut. Keduanya sama-sama mempelajari tentang gerak benda (Mekanika).

Eh, sebelummelanjutkan tulisannya, kalian sudah tau pengertian gerak kan, bagaimana suatu benda/objek bisa dikatakan bergerak?

Suatu benda dikatakan bergerak apabila terjadi perubahan posisi/kedudukan dari posisi acuan/posisi awal. Jika kita membahas tentang materi gerak, tentunya kalian juga pasti ingat dengan istilah Jarak, perpindahan, Kecepatan, kelajuan, percepatan, GLB, GLBB dan lain sebagainya.

Nah, didalam postingan kali ini akan membahas tentang Kinematika dan Dinamika gerak serta perbedaan di antara keduanya.

Kinematika adalah ilmu yang mempelajari tentang gerak suatu benda/partikel tanpa memperdulikan hal-hal yang menyebabkan gerak tersebut.

Dinamika adalah Ilmu yang mempelajari tentang gerak suatu benda/partikel dengan memperhatikan hal-hal yang menyebabkan gerak tersebut.

Nah, sebenarnya apa sih yang menyebabkan benda bergerak? 

Suatu benda akan bergerak apabila benda tersebut mendapatkan tarikan atau dorongan. Tarikan atau dorongan tersebut disebut Gaya. 
Nah, komponen inilah yang menjadi pembeda, suatu peristiwa gerak termasuk kinematika atau dinamika gerak.

Untuk lebih jelasnya, coba perhatikan gambar bagan berikut!

Jadi biasanya, dalam Kinematika yang dihitung atau dikaji berkaitan dengan posisi, kecepatan, percepatan benda beserta turunannya dengan mengabaikan gaya atau penyebab geraknya. Sedangkan dalam Dinamika, yang dikaji adalah gerak benda tanpa mengabaikan gaya yang menyebabkannya, baik berupa gaya gravitasi, gaya dorong, gaya gesek, gaya hambat udara dan lainnya.

Contoh soal kinematika:

1. Dua buah sepeda , Sepeda Si sulis dan Sepeda Anwar mula-mula berjarak 1200 m satu sama lain. Sepeda yang dinaiki Sulis bergerak dengan kecepatan 10 m/s dan sepeda yang dinaiki Anwar bergera dengan kecepatan 5 m/s. Kapan dan dimana Sulis dan Anwar bertemu jika mereka berdua bergerak saling berhadapan dan bergerak pada waktu yang sama 

Contoh soal yang lain masih banyak, yang terkait dengan kecepatan, Percepatan, jarak dan turunannya.

Contoh soal Dinamika:

1. Balok A dan B di atas bidang datar li­cin dan dihubungkan tali dan ditarik de­ngan gaya mendatar F hingga mengalami percepatan tetap 2 m/s2seperti yang diperlihatkan pada gambar. Jika massa A=30 kg dan massa B = 10 kg, maka gaya tegang tali T dan F adalah ….

Contoh soal dinamika yang lain masih banyak sekali, yang masih ada kaitannya dengan hukum newton , gaya gesekan dan lainnya.

Kesimpulan :

Dinamika dan Kinematika sama-sama mempelajari tentang gerak. Perbedaan keduannya terletak pada perlakuaan terhadap penyebab benda bergerak (gaya).Dinamika gerak mempelajari gerak suatu benda dengan memperhatikan penyebabnya (gaya). Soal-soal yang terkait dengan dinamika akan ada komponen gayanya ( Ingat hukum 1, 2, 3 Newton). Sedangkan kinematika mempelajari gerak benda dengan mengabaikan penyebab gerak, faktor yang diabaikan dapat berupa gaya gesekan dengan lantai, gaya gravitasi maupun gaya hambat udara.

Sekian, Semoga Tuhan memudahkan teman-teman memahami tulisan kami, jangan lupa baca artikel yang lainnya.

Semoga bermanfaat

By : Dede Taufiq

Fisika Fluida Statis Lengkap

Fisika Fluida Statis Lengkap - Nah Barusan saya upload artikel fluida dinamis sekarang saya akan membagikan mengenai fluida statis langsung saja berikut penjelasannya :

Fluida adalah zat yang dapat mengalir atau sering disebut Zat Alir. Jadi perkataan fluida dapat mencakup zat cair atau gas.

Antara zat cair dan gas dapat dibedakan : Zat cair adalah Fluida yang non kompresibel (tidak dapat ditekan) artinya tidak berubah volumenya jika mendapat tekanan sedangkan Gas adalah fluida yang kompresibel, artinya dapat ditekan.

Pembahasan dalam bab ini hanya dibatasi sampai fluida yang non kompresibel saja.

Bagian dalam fisika yang mempelajari tekanan-tekanan dan gaya-gaya dalam zat cair disebut : HIDROLIKA atau MEKANIKA FLUIDA yang dapat dibedakan dalam :

Hidrostatika : Mempelajari tentang gaya maupun tekanan di dalam zat cair yang diam.

Hidrodinamika : Mempelajari gaya-gaya maupun tekanan di dalam zat cair yang bergerak. (Juga disebut mekanika fluida bergerak)

Pembahasan dalam bab ini hanya dibatasi sampai Hidrostatika saja.

Rapat Massa dan Berat Jenis.

Rapat massa benda-benda homogen biasa didefinisikan sebagai : massa persatuan volume yang disimbolkan dengan ρ

Berat jenis didefinisikan sebagai Berat persatuan Volume. Yang biasa disimbolkan dengan ( D )

Tekanan Hidrostatika.

Tekanan Hidrostatis adalah Tekanan yang disebabkan oleh berat zat cair. 

Tekanan sendiri adalah Gaya per satuan luas yang bekerja dalam arah tegak lurus suatu permukaan. 

Tekanan disimbolkan dengan "P"

Tiap titik di dalam fluida tidak memiliki tekanan yang sama besar, tetapi berbeda-beda sesuai dengan ketinggian titik tersebut dari suatu titik acuan.

Dasar bejana akan mendapat tekanan sebesar :

P = tekanan udara + tekanan oleh gaya berat zat cair (Tekanan Hidrostatika).

Jadi Tekanan Hidrostatika (P_h) didefinisikan :

P_h = ρ . g . h

Keterangan :

ρ = rapat massa zat cair (kg/m³⁾

g  = percepatan gravitasi (m/det²

h  = tinggi zat cair diukur dari permukaan (m)

P_h = Tekanan Hidrostatika (N/m² 

Gaya Hidrostatika. ( F_h)

Besarnya gaya hidrostatika (F_h) yang bekerja pada bidang seluas A adalah :

F_h = P_h . A = ρ. g . h . A

F_h = gaya hidrostatika dalam SI (MKS) adalah Newton dalam CGS adalah Dyne.

Hukum Pascal

Tekanan yang bekerja pada fluida di dalam ruang tertutup akan diteruskan oleh fluida tersebut ke segala arah dengan sama besar.

Contoh alat yang berdasarkan hukum Pascal adalah : Pompa Hidrolik.

Perhatikan gambar bejana berhubungan di bawah ini

Permukaan fluida pada kedua kaki bejana berhubungan sama tinggi.

Bila kaki I yang luas penampangnya A₁mendapat gaya F₁ dan kaki II yang luas penampangnya A₂mendapat gaya F₂ maka menurut Hukum Pascal harus berlaku:

P₁= P₂

F₁ : F₂= A₁ : A₂

Hukum Utama Hidrostatis

Tekanan hidrostatis pada sembarang titik yang terletak pada bidang mendatar di dalam sejenis zat cair yang dalam keadaan setimbang adalah sama.

(P_h) di A  =  (P_h) di B  =  (P_h) di C

Hukum utama hidrostatika berlaku pula pada pipa U (Bejana berhubungan) yang diisi lebih dari satu macam zat cair yang tidak bercampur.

(P_h)_A  =  (P_h)_B

ρ₁h₁ + ρ₂h₂ = ρ₃h₃

Paradoks Hidrostatis

Segala bejana yang mempunyai luas dasar (A) yang sama dan berisi zat cair dengan ketinggian yang sama pula (h).

Menurut Hukum Utama Hidrostatis : Tekanan hidrostatis pada dasar masing-masing bejana adalah sama yaitu

Ph = ρ . g . h

Paradoks Hidrostatis : Gaya hidrostatis pada dasar bejana tidak tergantung pada banyaknya zat cair maupun bentuk bejana, melainkan tergantung pada :

• Massa jenis zat cair.
• Tinggi zat cair diatas dasar bejana.
• Luas dasar bejana.

Jadi gaya hidrostatis pada dasar bejana-bejana tersebut sama yaitu F_h =  ρ. g . h . A

Hukum Archimedes

Bila sebuah benda diletakkan di dalam fluida, maka fluida tersebut akan memberikan gaya ke atas (F_A)  pada benda tersebut yang besarnya = berat fluida yang dipindahkan oleh benda tersebut. 

Benda di dalam zat cair ada 3 macam keadaan :

1. Benda Tenggelam didalam Zat Cair

F_A= ρ_c . V_b . g

Benda Tengelam berarti F_A  < W, 

ρ_c . V_b. g < ρ_b . V_b. g

ρ_c < ρb

Selisih antara W dan F_A disebut Berat Semu (W_s)

W_s= W - F_A

2. Benda Melayang

Benda melayang di dalam zat cair berarti benda tersebut dalam keadaan setimbang.

F_A = W

ρ_c. V_b . g  =  ρ_b. V_b . g

ρ_c = ρb

3. Benda Terapung

Misalkan sepotong gabus ditahan pada dasar bejana berisi zat cair, setelah dilepas, gabus tersebut akan naik ke permukaan zat cair (terapung) karena, 

F_A > W

r_c . V_b . g  >  r_b . V_b . g

ρ_c > ρb

Kohesi dan Adhesi. 

Kohesi : adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel suatu zat yang sejenis. 

Misalnya : gaya tarik menarik yang terjadi pada air, besi dan sebagainya. Makin kuat kohesi ini, makin kuat bendanya (tidak mudah berubah bentuknya). Berarti kohesi molekul-molekul zat padat dari kohesi molekul-molekul zat cair dari kohesi molekul-molekul zat gas. 

Adhesi : adalah gaya tarik menarik antara partikel-partikel dari zat yang berbeda/tak sejenis.

Contoh : Kapur tulis yang melekat pada papan.

kohesi molekul-molekul air lebih kecil dari adhesi molekul-molekul air dan kaca. Kohesi molekul-molekul air raksa lebih besar dari adhesi molekul-molekul air raksa dan kaca.

Pengaruh Kohesi & Adhesi Terhadap Permukaan Fluida.

Air : Permukaannya cekung, pada pipa kapiler permukaannya lebih tinggi, karena adhesinya lebih kuat dari kohesinya sendiri. Air Raksa : Permukaannya cembung, sedangkan pada pipa kapiler permukaannya lebih rendah, karena kohesi air raksa lebih besar dari adhesi antara air raksa dengan kaca.

Tegangan Permukaan

Sebagai akibat dari adanya kohesi zat cair dan adhesi antara zat cair-udara diluar permukaannya, maka pada permukaan zat cair selalu terjadi tegangan yang disebut tegangan permukaan. 

Karena adanya tegangan permukaan inilah nyamuk, jarum, pisau silet dapat terapung di permukaan zat cair meskipun massa jenisnya lebih besar dari zat cair. Tegangan permukaan dapat dirumuskan sebagai berikut.

Keterangan :

F = Gaya yang bekerja.( N )

L = Panjangnya batas antara benda dengan permukaan zat cair (m)

γ = Tegangan permukaan (N/m)

Untuk benda berbentuk lempeng : panjang batasnya = kelilingnya. 

Untuk benda berbentuk bidang kawat : panjang batasnya = 2 x kelilingnya. 

Untuk benda berbentuk kawat lurus, juga pada lapisan tipis (Selaput mempunyai 2 permukaan zat cair) panjang batasnya = 2 x Panjang (L).

Miniskus dan Kapilaritas

Miniskus : Yaitu bentuk permukaan zat cair dalam suatu pipa yaitu cekung atau cembung. Makin sempit pipa (Pembuluh) makin jelas kelengkungannya.

Kapilaritas : Yaitu suatu gejala turun atau naiknya zat cair dalam pembuluh yang sempit, jika pembuluh yang kedua ujungnya terbuka ini dimasukkan tegak lurus ke dalam bak yang berisi zat cair. 

Sedang pembuluh sempit tersebut tersebut disebut pipa kapiler. Kenaikan/penurunan permukaan zat cair dalam kapiler dapat dirumuskan sebagai berikut

y = Kenaikan/penurunan zat cair dalam kapiler 

γ = Tegangan permukaan zat cair 

θ = Sudut kontak 

ρ = Massa jenis zat cair 

g = Percepatan gravitasi 

r =  jari-jari kapiler.

Untuk Latihan Soal Bab Fluida Statis ( include Kunci jawaban) Bisa kalian download Disini

Sekian, Semoga bermanfaat, Jangan lupa untuk membaca artikel yang lainnya
By : Dede Taufiq

Fisika Fluida Bergerak Dinamis Lengkap

Fisika Fluida Bergerak Dinamis Lengkap - Bertemu lagi dengan fisika, jangan bosen ya untuk terus belajar kali ini yang akan saya bagikan mengenai artikel fluida kalian yang sedang mencari teori, tugas, berikut penjelasannya :

ALIRAN FLUIDA

Dalam geraknya pada dasarnya dibedakan dalam 2 macam, yaitu : 

1. Aliran laminar / stasioner / streamline
2. Aliran turbulen

Suatu aliran dikatakan laminar / stasioner / streamline bila : 

Setiap partikel yang melalui titik tertentu selalu mempunyai lintasan (garis arus) yang tertentu pula. Partikel-partikel yang pada suatu saat tiba di K akan mengikuti lintasan yang terlukis pada gambar di bawah ini. Demikian partikel-partikel yang suatu saat tiba di L dan M

Kecepatan setiap partikel yang melalui titik tertentu selalu sama. Misalkan setiap partikel yang melalui K selalu mempunyai kecepatan vK. Aliran yang tidak memenuhi sifat-sifat di atas disebut :

ALIRAN TURBULEN

Pembahasan dalam bab ini di batasi pada fluida ideal, yaitu fluida yang imkompresibel dan bergerak tanpa mengalami gesekan dan pada aliran stasioner.

DEBIT

Fluida mengalir dengan kecepatan tertentu, misalnya v meter per detik. Penampang tabung alir seperti terlihat pada gambar di atas berpenampang A, maka yang dimaksud dengan DEBIT FLUIDA adalah volume fluida yang mengalir persatuan waktu melalui suatu pipa dengan luas penampang A dan dengan kecepatan v.

Q    = debit fluida dalam satuan SI  m³/det

Vol = Volume fluida                         m³

A    = luas penampang tabung alir    m²

V    = kecepatan alir fluida          m/det

PERSAMAAN KONTINUITAS

Perhatikan tabung alir a-c di bawah ini. A1 adalah penampang lintang tabung alir di a. 

A2 = penampang lintang di c. v1 = kecepatan alir fluida di a, v2 = kecepatan alir fluida di c

Partikel – partikel yang semula di a, dalam waktuDt detik berpindah di b, demikian pula partikel yang semula di c berpindah di d. Apabila Dt sangat kecil, maka jarak a-b sangat kecil, sehingga luas penampang di a dan b boleh dianggap sama, yaitu A₁. Demikian pula jarak c-d sangat kecil, sehingga luas penampang di c dan di d dapat dianggap sama, yaitu A₂. Banyaknya fluida yang masuk ke tabung alir dalam waktu Dt detik adalah :

r.A₁.v₁. Dt  dan dalam waktu yang sama sejumlah fluida meninggalkan tabung alir sebanyak r.A₂.v₂. Dt.  Jumlah ini tentulah sama dengan jumlah fluida yang masuk ke tabung alir sehingga :

jadi 

Persamaan ini disebut : Persamaan KONTINUITAS

A.v yang merupakan debit fluida sepanjang tabung alir selalu konstan (tetap sama nilainya), walaupun A dan v masing-masing berbeda dai tempat yang satu ke tempat yang lain. Maka disimpulkan :

HUKUM BERNOULLI

Hukum Bernoulli merupakan persamaan pokok hidrodinamika untuk fluida mengalir dengan arus streamline. Di sini berlaku hubungan antara tekanan, kecepatan alir dan tinggi tempat dalam satu garis lurus. Hubungan tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut :

Perhatikan gambar tabung alir a-c pada gambar diatas. Jika tekanan P₁ tekaopan pada penampang A₁, dari fluida di sebelah kirinya, maka gaya yang dilakukan terhadap penampang di a adalah P₁.A₁, sedangkan penampang di c mendapat gaya dari fluida dikanannya sebesar P₂.A₂, di mana P₂ adalah tekanan terhadap penampang di c ke kiri. Dalam waktu Dt detik dapat dianggap bahwa penampang a tergeser sejauh v₁. Dt dan penampang c tergeser sejauh v₂. Dt ke kanan. Jadi usaha yang dilakukan terhadap a adalah : P₁.A₁.v₁. Dt sedangkan usaha yang dilakukan pada c sebesar : - P₂.A₂.v₂. Dt

Jadi usaha total yang dilakukan gaya-gaya tersebut besarnya :

Dalam waktu Dt detik fluida dalam tabung alir a-b bergeser ke c-d dan mendapat tambahan energi sebesar :

Keterangan : 

m = massa fluida dalam a-b = massa fluida dalam c-d.

h2-h1 = beda tinggi fluida c-d dan a-b

Dengan Menurunkan Rumus W= Ek, maka Didapatkan Persamaan Kontinuitas sebagai Berikut:

GAYA ANGKAT SAYAP PESAWAT TERBANG

Kita akan membahas gaya angkat pada sayap pesawat terbang dengan menggunakan persamaan BERNOULLI. Untuk itu, kita anggap bentuk  sayap pesawat terbang sedemikian rupa sehingga garis arus al;iran udara yang melalui sayap adalah tetap (streamline)

Penampang sayap pesawat terbang mempunyai bagian belakang yang lebih tajam dan sisi bagian yang atas lebih melengkung daripada sisi bagian bawahnya. Bentuk ini menyebabkan aliran udara di bagian atas lebih besar daripada di bagian bawah (v₂ > v₁).

Dari persamaan Bernoulli kita dapatkan :

Ketinggian kedua sayap dapat dianggap sama (h1 = h2), sehingga  r g h1 = r g h2.

Dan persamaan di atas dapat ditulis :

Dari persamaan di atas dapat dilihat  bahwa v₂ > v₁ kita dapatkan P₁ > P₂ untuk luas penampang sayap   F₁ = P₁ . A  dan F₂ = P₂ . A dan kita dapatkan bahwa F1 > F2. Beda gaya pada bagian bawah dan bagian atas (F₁– F₂) menghasilkan gaya angkat pada pesawat terbang. Jadi, gaya angkat pesawat terbang dirumuskan sebagai :

dengan r = massa jenis udara   (kg/m³)

NB : Untuk Latihan Soal BAB Fluida Dinamis yangdisertai Kunci Jawabannya , bisa kalian unduh/ download Disini

Sekian, Semoga Bermanfaat jangan lupa membaca artikel yang lainnya :
By Dede Taufiq

Polarisasi Cahaya Dan Macam Lengkap

Polarisasi Cahaya Dan Macam Lengkap - kali akan membagikan sebuah artikel yang berkaitan tentang fisika tentunya, mengenai sesuai dengan judul he. berikut penjelasannya.

Cahaya memiliki sifat sebagai gelombang elektromagnetik, yaitu gelombang yang dapat merambat tanpa memerlukan medium. Sedangkan berdasarkan arah getarnya, cahaya termasuk kedalam gelombang transversal. Karena hal tersebut maka cahaya dapat mengalami proses polarisasi. Gejala polarisasi hanya dapat dialami oleh gelombang transversal saja.

Menurut Alonso dan Finn (1992), polarisasi cahaya adalah peristiwapenyerapan arah bidang getar gelombang. Tjia (1993) menjelaskan bahwagejala polarisasi dapat digambarkan dengan gelombang yang terjadi pada taliyang dilewatkan pada celah. Apabila tali digetarkan searah dengan celahmaka gelombang pada tali dapat melewati celah tersebut. Sebaliknya jika talidigetarkan dengan arah tegak lurus celah maka gelombang pada tali tidak bisamelewati celah tersebut.

Gambar Peristiwa Polarisasi (a) Tali Digetarkan Searah dengan Celah 

(b) Tali Digetarkan dengan Arah Tegak Lurus Celah

(Sumber: Saripudin, Rustiawan & Suganda, 2009)

Seberkas sinar terdiri atas banyak gelombang yang dipancarkan oleh atom-atom dari sumber cahaya. Setiap atom menghasilkan gelombang yang memiliki orientasi tertentu dari vektor medan listrik E. Arah polarisasi dari setiap gelombang didefinisikan sebagai arah medan listrik yang bervibrasi.

Gambar. Sebuah Diagram Skematis dari Gelombang Elektromaknetik (Serway, 2010).

Pada tersebut, arah medan listrik terletak disepanjang sumbu y. Namun, gelombang elektromagnetik dapat memiliki vektor E yang terletak di bidang yz membentuk sudut berapapun yang memungkinkan dengan sumbu y. Oleh karena itu arah vibrasi dari suatu sumber gelombang semuanya mungkin, maka resultan gelombang elektromagnetiknya adalah suatu superposisi dari gelombang-gelombang yang bervibrasi ke arah yang berlainan. Hasilnya adalah sinar cahaya yang tidak terpolarisasi.

Gambar Berkas Cahya (a) Representasi dari Seberkas Cahaya yang Tidak Terpolarisasi.

(b) Berkas Cahaya yang Terpolarisasi Secara Linier (Serway,2010).

Gambar (a) terlihat bahwa arah rambat gelombang tegak lurus bidang kertas. Panah menunjukkan beberapa arah yang mungkin dari vektor medan listrik untuk setiap gelombang yang membentuk resultan berkas sinar. Sebuah gelombang dikatakan terpolarisasi linier jika resultan medan listriknya bervibrasi kearah yang sama disetiap waktu pada titik tertentu, seperti ditunjukkan pada Gambar  (b). Bidang yang dibentuk oleh E dan arah rambatnya disebut bidang polarisasi gelombang. Sinar alami seperti sinar matahari pada umumnya adalah sinar yang tak terpolarisasi. Cahaya dapat mengalami gejala polarisasi dengan berbagai cara, antara lain karena peristiwa pemantulan, pembiasan, pembias ganda, absorbsi selektif, dan hamburan.

Macam Polarisasi Cahaya

1. Polarisasi Dengan Pemantulan dan Pembiasan

Ketika seberkas sinar yang tidak terpolarisasi dipantulkan dari sebuah permukaan, maka cahaya yang dipantulkan mungkin seluruhnya terpolarisasi, setengahnya terpolarisasi, atau tidak terpolarisasi sama sekali bergantung pada sudutnya.

Gambar. Cahaya yang Tidak Terpolarisasi Datang pada Bidang Pantul (Serway,2010).

Misal sebuah sinar yang tidak terpolarisasi datang pada permukaan, seperti pada gambar di atas, setiap vektor medan listrik masing-masing dapat diuraikan menjadi dua komponen. Komponen pertama adalah yang sejajar permukaan (ditunjukkan oleh titik) dan komponen kedua adalah yang tegak lurus dengan komponen pertama dan dengan arah rambatnya (ditunjukkan dengan panah). 

Pada keadaan ini komponen sejajarnya memantulkan lebih kuat daripada komponen tegak lurus dan menghasilkan sinar pantul yang terpolarisasi sebagian dan sinar bias juga terpolarisasi sebagian (Serway,2010). Jika sudut  θ1 berubah hingga sudut antara sinar pantul dan sinar bias adalah 90⁰, maka sinar pantul terpolarisasi seluruhnya (medan listrik 17 tegak lurus bidang datar) dan sinar bias akan tetap terpolarisasi sebagian. Sudut dimana sudut antara sinar pantul dan sinar bias saling tegak lurus disebut sudut polarisasi yang dinotasikan  θp.

Gambar. Sinar Pantul Terpolarisasi Seluruhnya (Serway,2010).

2. Polarisasi dan Pembiasan Ganda (Bifefringence)

Suatu sinar cahaya setelah melewati suatu kristal dapat terpecah menjadi dua berkas akibat adanya dua arah pembiasan sekaligus yang disebut dengan pembias ganda (Soedojo, 1992). Pembias ganda dapat terjadi pada bahan kalsit (calcite) dan plastik yang ditegangkan seperti selofen (cellophone). Pada kebanyakan material, laju cahaya adalah sama ke semua arah.

Material seperti ini disebut isotropik. Disebabkan struktur atomnya, bahan birefringence adalah anisotropik yaitu laju cahaya tidak sama untuk semua arah. Saat seberkas cahaya masuk pada material birefringence seperti kalsium karbonat, cahaya yang tidak terpolarisasi terurai menjadi dua berkas cahaya dengan bidang polarisasi yang melaju dengan kecepatan yang berbeda. Kedua berkas cahaya dipolarisasikan kearah yang saling tegak lurus. Kedua berkas tersebut adalah sinar biasa (ordinary ray) dan sinar luar biasa (extraordinari ray). 

Ada arah tertentu pada bahan birefringence dimana kedua sinar merambat dengan kecepatan yang sama. Arah ini disebut dengan sumbu optik (Tipler, 2001). Arah rambat cahaya pada material birefringence dijelaskan oleh Gambar berikut.

Gambar. Cahaya yang Tidak Terpolarisasi Datang Ke Dalam Kristal Kalsium Karbonat (Tipler,2001).

Sinar biasa (sinar O) dikarakteristikkan oleh suatu indeks bias nO yang sama ke segala arah. Hal ini berarti jika ada sebuah titik sumber cahaya di dalam kristal maka gelombang biasa akan menyebar dari sumber cahaya seperti bola-bola. 

Sedangkan, sinar kedua yaitu sinar luar biasa (sinar E) yang bergerak dengan kelajuan beragam dan karena itu dikarakteristikkan oleh indeks bias nE yang berubah sesuai arah rambatnya. Hal ini berarti jika ada sebuah titik sumber cahaya di dalam kristal maka gelombang luar biasa menyebar dari sumber cahaya dengan berbentuk elips. Penjelasan tersebut dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar. Sebuah Sumber Titik S Di Dalam Kristal Pembias Ganda (Serway, 2010).

Di arah sumbu optik, sinar biasa dan sinar luar biasa mempunyai kelajuan yang sama, yang bersesuaian dengan arah yang membuat nO= nE.

Beda kelajuan antara sinar tersebut maksimum pada arah tegak lurus sumbu optik. Nilai untuk nO dan nE untuk berbagai kristal pembias ganda ditunjukkan pada tabel berikut.

Tabel. Indeks Bias Kristal Pembias Ganda untuk Panjang Gelombang589,3 nm (Serway,2010).

3. Polarisasi dengan Absorbsi Selektif

Polarisasi akibat absorbsi selektif terjadi jika cahaya melalui zat yang dapat memutar bidang polarisasi gelombang cahaya. Zat semacam ini disebut zat optis aktif. Pada tahun 1938, E.H.Land (1909-1991) menemukan sebuah bahan yang disebutnya sebagai polaroid yang memolarisasikan cahaya dengan cara absorbsi selektif melalui molekul-molekul yang terorientasi. 

Bahan tersebut dibuat dalam bentuk bahan lembaran tipis dari rantai hidrokarbon yang panjang. Lembaran ini diregangkan selama pembuatannya sehingga molekul panjangnya menjadi lurus. Setelah lembaran dicelupkan ke dalam cairan yang mengandung iodin, maka molekul-molekul menjadi konduktor listrik yang baik.

Kebanyakan konduksi terjadi di sepanjang rantai-rantai hidrokarbon karena elektron dapat dengan mudah bergerak hanya pada rantai-rantai tersebut. Saat cahaya masuk dengan vektor medan listriknya sejajar dengan rantai-rantai tersebut, arus listrik akan mengalir disepanjang rantai, sehingga energi cahaya akan diserap. Jika medan listrik tegak lurus rantai maka cahaya akan ditransmisikan. Arah tegak lurus rantai-rantai tersebut disebut dengan sumbu transmisi.

Gambar. Sinar Yang Mengalami Polarisasi Absorbsi Selektif (Serway, 2010)

Jika seberkas sinar yang tidak terpolarisasi datang pada lembaran polarisasi pertama yang disebut dengan polarisator dengan sumbu transmisi berorientasi vertikal seperti ditunjukkan gambar di atas, maka cahaya yang dihantarkan melalui lembaran ini akan dipolarisasikan secara vertikal. Lembar polarisasi kedua yang disebut dengan analisator akan memotong berkas tersebut.

Sumbu transmisi analisator dibuat bersudut θ terhadap sumbu transmisi polarisator, sehingga komponen E0 yang sejajar sumbu analisator yang diloloskan melewati analisator adalah E0 cos θ. Oleh karena itu, intensitas dari berkas transmisi dapat dijelaskan dengan persamaan berikut.

Dimana,  I adalah jumlah cahaya yang diteruskan pada sudut θ, dan 

Imaks adalah jumlah maksimum cahaya yang diteruskan.

Hubungan ini didapatkan berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Etienne Louis Malus pada tahun 1890, persamaan ini disebut dengan Hukum Malus (Sears, 1975).

Dari persamaan di atas, didapat bahwa intensitas dari berkas yang diteruskan akan maksimum ketika kedua sumbu transmisinya sejajar (θ=0⁰ atau 180⁰) dan akan nol (diserap sempurna oleh analisator) ketika kedua sumbu transmisi saling tegak lurus.

4. Polarisasi Melalui Hamburan

Ketika cahaya datang mengenai suatu bahan, maka elektronelektron dalam bahan akan menyerap dan meradiasikan kembali sebagian cahaya. Fenomena penyerapan dan radiasi kembali ini disebut dengan hamburan.

Gambar. Hamburan Cahaya Matahari yang Tidak Terpolarisasi Oleh Molekul Udara (Serway,2010).

Gambar di atas mengambarkan cahaya matahari yang tidak terpolarisasi mengalami polarisasi ketika dihamburkan. Berkas sinar matahari yang tidak terpolarisasi yang melewati arah horizontal (sejajar tanah) mengenai sebuah molekul dari salah satu gas yang ada di udara, sehingga membuat molekul-molekulnya bergerak. 

Komponen horizontal dari vektor medan listrik dalam gelombang muncul pada arah horizontal dari vibrasi muatannya, dan komponen vertikal vektor tersebut muncul pada arah vertikal dari vibrasinya.

Ketika cahaya dengan panjang gelombang λ yang berbeda-bedadatang pada molekul gas berdiameter d (d ≪ λ), maka intensitas relatif dari cahaya yang terhambur akan berubah menurut 1/λ4. Kondisi d ≪ λ terpenuhi untuk hamburan dari molekul oksigen dan nitrogen di atmosfer, yang diamaternya sekitas 0,2 nm. Oleh karena itu, panjang gelombang yang kecil (cahaya biru) dihamburkan secara efisien 23 daripada panjang gelombang besar (cahaya merah).

Jadi, ketika cahaya matahari dihamburkan oleh molekul gas di udara, maka radiasi berpanjang gelombang kecil (biru) akan dihamburkan dengan lebih kuat daripada radiasi berpanjang gelombang besar (merah), inilah alasan mengapa langit berwarna biru.

Sekia