194: Fisika SMA: Polarisasi Akibat Pemantulan (Mikroskop sudut Brewster)

Ada satu sifat yang menarik yang dimiliki gelombang elektromagnetik ketika jatuh pada satu permukaan. Saat jatuh di bidang batas dua medium, sebagian gelombang dipantulkan dan sebagian dibiaskan. Jika cahaya yang jatuh merupakan cahaya yang tidak terpolarisasi, maka cahaya bias maupun cahaya pantul umumnya tidak terpolariasi juga. Namun, khusus untuk cahaya yang dipantulkan, besarnya komponen medan yang berada pada bidang normal bergantung pada sudut datang.

Yang dimaksud bidang normal adalah bidang yang dibentuk oleh cahaya datang, cahaya bias, dan cahaya pantul. Jika sudut datang diubah-ubah maka komponen medan yang berada pada bidang tersebut berubah-ubah besarnya. Dan ada suatu sudut, di mana komponen medan dalam arah bidang tersebut tepat menjadi nol. Sudut ini bergantung pada indeks bias medium pertama dan kedua.

Ketika jumlah sudut datang dan sudut bias sama dengan 90^o maka cahaya yang dipantulkan tidak memiliki komponen osilasi sejajar bidang normal.

Cahaya yang dipantulkan hanya memiliki komponen osilasi tegak lurus bidang normal. Artinya, cahaya yang dipantulkan terpolarisasi.

Gambar 194.1 adalah ilustrasi terbentuknya cahaya polarisasi akibat pemantulan. Hanya ada satu sudut yang menyebabkan vahaya pantul terpolarisasi.

Gambar 194.1 Ilustrasi terbentuknya cahaya polarisasi akibat pemantulan

Jika sudut datang dalam keadaan ini adalah \( \theta_d = \theta_B \), maka syarat terjadinya polarisasi pada cahaya pantul adalah \( \theta_B + \theta_b = 90^o \) atau \( \theta_b = 90^o – \theta_B\). Dengan menggunakan hukum Snell \( n_1 \sin \theta_B = n_2 \sin \theta_b \) dan mengingat \( \sin (90^o – \theta_B) = \cos \theta_B \) maka kita akan dapatkan bahwa sudut \( \theta_B \) memenui persamaan

\( \tan \theta_B = {n_2 \over n_1} \quad \quad \quad \quad \quad \quad (194.1) \)

Sudut \( \theta_B \) dikenal dengan sudut Brewster.

Konsep sudut Brester telah digunakan untuk membuat miktoskop yang digunakan dalam riset material maju. Mikroskop ini digunakan untuk mengukur indeks bias film tipis yang ditumbukkan di atas substrat. Gambar 194.2 adalah prinsip kerja mikroskop tersebut. Sudut datang berkas laser diubah-ubah sehingga sinar pantul yang diamati menjadi terpolarisasi. Maka, engan menggunakan persamaan (194.1), indeks bias film tipis dapat ditentukan.