Polarisasi (gelombang)

Polarisasi adalah properti yang berlaku untuk gelombang transversal yang menentukan orientasi geometri dari osilasi. Dalam gelombang transversal, arah rambat/osilasi tegak lurus terhadap arah gerak gelombang. Contoh sederhana gelombang transversal terpolarisasi adalah getaran yang bergerak di sepanjang tali yang tegang (lihat gambar); contoh lainnya dalam alat musik seperti senar gitar. Bergantung pada bagaimana senar dipetik, getarannya bisa dalam arah vertikal, horizontal, atau pada sudut berapapun - yang tegak lurus terhadap tali. Sebaliknya, dalam gelombang longitudinal, seperti gelombang bunyi dalam cairan atau gas, perpindahan partikel dalam osilasi selalu dalam arah propagasi, sehingga gelombang ini tidak menunjukkan polarisasi. Gelombang transversal yang menunjukkan polarisasi termasuk pada gelombang elektromagnetik - seperti gelombang cahaya dan radio, gelombang gravitasi, dan gelombang suara transversal dalam benda padat. Dalam beberapa jenis gelombang transversal, perpindahan gelombang terbatas pada satu arah tunggal, sehingga tidak memungkinkan adanya polarisasi; misalnya, dalam gelombang permukaan dalam cairan (gelombang gravitasi), perpindahan gelombang partikel selalu dalam bidang vertikal.

Gelombang elektromagnetik seperti cahaya terdiri dari medan listrik berosilasi dan medan magnet yang selalu tegak lurus. Di sini, "Polarisasi" gelombang elektromagnetik mengacu pada arah medan listrik. Dalam polarisasi linier, bidang berosilasi dalam satu arah. Dalam polarisasi melingkar atau elips, bidang berputar secara konstan dalam pesawat saat gelombang bergerak. Rotasi dapat memiliki dua kemungkinan arah; bidang berputar dalam arti tangan kanan sehubungan dengan arah rambat gelombang disebut polarisasi lingkaran kanan, dan bidang berputar dalam arti tangan kiri disebut polarisasi lingkaran kiri.

Cahaya atau radiasi elektromagnetik lainnya dari banyak sumber, seperti matahari, api, dan lampu pijar, terdiri atas berbagai gelombang pendek dengan campuran polarisasi yang sama; hal ini disebut cahaya yang tidak terpolarisasi. Cahaya terpolarisasi dapat diproduksi dengan melewatkan cahaya yang tidak terpolarisasi melalui polarisator, yang memungkinkan gelombang hanya satu polarisasi untuk melewatinya. Bahan optik yang paling umum (seperti kaca) bersifat isotropik dan tidak mempengaruhi polarisasi cahaya yang melewatinya; namun, beberapa bahan — material yang menunjukkan birefringence, dikroisme, atau gerak optik — dapat mengubah polarisasi cahaya. Beberapa di antaranya digunakan untuk membuat filter polarisasi. Cahaya juga sebagian terpolarisasi ketika memantul dari permukaan.

Menurut ilmu mekanika kuantum, gelombang elektromagnetik juga dapat dilihat sebagai aliran partikel yang disebut foton. Jika dilihat dengan cara ini, polarisasi gelombang elektromagnetik ditentukan oleh sifat mekanis kuantum dari foton yang disebut spin. Sebuah foton memiliki satu dari dua kemungkinan putaran: foton dapat berputar dalam kaidah tangan kanan atau kiri mengenai arah rambatnya. Gelombang elektromagnetik terpolarisasi melingkar terdiri atas foton dengan hanya satu jenis putaran, baik tangan kanan atau kiri. Gelombang terpolarisasi linier terdiri atas foton yang berada dalam superposisi keadaan terpolarisasi sirkuler kanan dan kiri, dengan amplitudo dan fase yang sama disinkronkan untuk memberikan osilasi dalam pesawat.

Polarisasi adalah parameter penting dalam bidang ilmu yang berurusan dengan gelombang transversal, seperti optik, seismologi, radio, dan gelombang mikro. Khususnya teknologi yang terdampak seperti laser, telekomunikasi nirkabel dan serat optik, seradar.

Jenis-jenis polarisasi

Polarisasi karena refleksi 
Pemantulan akan menghasilkan cahaya terpolarisasi jika sinar pantul dan sinar biasnya membentuk sudut 90o. Arah getar sinar pantul yang terpolarisasi akan sejajar dengan bidang pantul. Oleh karena itu sinar pantul tegak lurus sinar bias, dengan demikian, berlaku:
 ip + r = 90°
 atau
 r = 90° – ip

Jeni PMS 
Polarisasi jenis ini dapat terjadi dengan bantuan kristal polaroid. Bahan polaroid
bersifat meneruskan cahaya dengan arah getar tertentu dan menyerap cahaya
dengan arah getar yang lain. Cahaya yang diteruskan adalah cahaya yang arah
getarnya sejajar dengan sumbu polarisasi polaroid.

Seberkas cahaya alami menuju ke polarisator. Di sini cahaya dipolarisasi secara vertikal
yaitu hanya komponen medan listrik E yang sejajar sumbu transmisi. Selanjutnya
cahaya terpolarisasi menuju analisistor. Di analisistor, semua komponen E yang
tegak lurus sumbu transmisi analisistor diserap, hanya komponen E yang sejajar
sumbu analisistor diteruskan. Sehingga kuat medan listrik yang diteruskan
analisistor menjadi:
 E2= E cos θ

Jika cahaya alami tidak terpolarisasi yang jatuh pada polaroid pertama (polarisator)
memiliki intensitas I0, maka cahaya terpolarisasi yang
melewati polarisator adalah:
 I1 = ½ I0

Polarisasi karena pembiasan ganda 
Jika seberkas cahaya dilewatkan pada kaca, kelajuan cahaya yang keluar akan sama ke
segala arah. Hal ini karena kaca bersifat homogen, indeks biasnya hanya
memiliki satu nilai. Namun, pada bahan-bahan kristal tertentu misalnya kalsit
dan kuarsa, kelajuan cahaya di dalamnya tidak seragam karena bahan-bahan itu
memiliki dua nilai indeks bias (birefringence).

Cahaya yang melalui bahan dengan indeks bias ganda akan mengalami pembiasan dalam dua
arah yang berbeda. Sebagian berkas akan memenuhi hukum Snellius (disebut berkas
sinar biasa), sedangkan sebagian yang lain tidak memenuhi hukum Snellius
(disebut berkas sinar istimewa).

Referensi 

Radiasi elektromagnetik
Konsep fisika dasar
Antena (radio)