DEVIASI CAHAYA

Prisma adalah zat bening yang dibatasi oleh dua bidang datar. Apabila seberkas sinar datang pada salah satu bidang prisma yang kemudian disebut sebagai bidang pembias I, akan dibiaskan mendekati garis normal. Sampai pada bidang pembias II, berkas sinar tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal.
Pada bidang pembias I, sinar dibiaskan mendekati garis normal, sebab sinar datang dari zat optik kurang rapat ke zat optik lebih rapat yaitu dari udara ke kaca.
Sebaliknya pada bidang pembias II, sinar dibiaskan menjahui garis normal, sebab sinar datang dari zat optik rapat ke zat optik kurang rapat yaitu dari kaca ke udara. Sehingga seberkas sinar yang melewati sebuah prisma akan mengalami pembelokan arah dari arah semula. Marilah kita mempelajari fenomena yang terjadi jika seberkas cahaya melewati sebuah prisma seperti halnya terjadinya sudut deviasi dan dispersi cahaya.
1. Sudut Deviasi
Gambar 2.1 menggambarkan seberkas cahaya yang melewati sebuah prisma. Gambar tersebut memperlihatkan bahwa berkas sinar tersebut dalam prisma mengalami dua kalipembiasan sehingga antara berkas sinar masuk ke prisma dan berkas sinar keluar dari prisma tidak lagi sejajar.
Sudut yang dibentuk antara arah sinar datangdengan arah sinar yang meninggalkan prisma disebut sudut deviasi diberi lambang D. Besarnya sudut deviasi tergantung pada sudut datangnya sinar.  D = i1 + r2 – B …. (2.1) Keterangan : D = sudut deviasi i1 = sudut datang pada prisma r2 = sudut bias sinar meninggalkan prisma B = sudut pembias prisma Besarnya sudut deviasi sinar bergantung pada sudut datangnya cahaya ke prisma.

Apabila sudut datangnya sinar diperkecil, maka sudut deviasinya pun akan semakin kecil. Sudut deviasi akan mencapai minimum (Dm) jika sudut datang cahaya ke prisma sama dengan sudut bias cahaya meninggalkan prisma atau pada saat itu berkas cahaya yang masuk ke prisma akan memotong prisma itu menjadi segitiga sama kaki,

DISPERSI CAHAYA

Cahaya merupakan radiasi gelombang elektromagnetik yang dapat dideteksi mata manusia. Cahaya selain memiliki sifat-sifat gelombang secara umum misal dispersi, interferensi, difraksi, dan polarisasi, juga memiliki sifat-sifat gelombang elektromagnetik, yaitu dapat merambat melalui ruang hampa.
Gejala dispersi cahaya adalah gejala peruraian cahaya putih (polikromatik) menjadi cahaya berwarna-warni (monokromatik). Cahaya putih merupakan cahaya polikromatik, artinya cahaya yang terdiri atas banyak warna dan panjang gelombang. Jika cahaya putih diarahkan ke prisma, maka cahaya putih akan terurai menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Cahaya-cahaya ini memiliki panjang gelombang yang berbeda. Setiap panjang gelombang memiliki indeks bias yang berbeda. Semakin kecil panjang gelombangnya semakin besar indeks biasnya. Disperi pada prisma terjadi karena adanya perbedaan indeks bias kaca setiap warna cahaya. Perhatikan Gambar 2.1.
DispersiDispersiDispersi
Gambar 2.1. Dispersi cahaya pada prisma

Seberkas cahaya polikromatik diarahkan ke prisma. Cahaya tersebut kemudian terurai menjadi cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Tiap-tiap cahaya mempunyai sudut deviasi yang berbeda. Selisih antara sudut deviasi untuk cahaya ungu dan merah disebut sudut dispersi. Besar sudut dispersi dapat dituliskan sebagai berikut:

Φ = δu - δm = (nu – nm) β …………………………………2.1

Keterangan:
Φ = sudut dispersi
nu = indeks bias sinar ungu
nm = indeks bias sinar merah
δu = deviasi sinar ungu
δm=deviasi sinar merah

Penerapan Dispersi:

Contoh peristiwa dispersi pada kehidupan sehari-hari adalah pelangi. Pelangi hanya dapat kita lihat apbila kita membelakangi matahari dan hujan terjadi di depan kita. Jika seberkas cahaya matahari mengenai titik-titik air yang besar, maka sinar itu dibiaskan oleh bagian depan permukaan air. Pada saat sinar memasuki titik air, sebagian sinar akan dipantulkan oleh bagian belakang permukaan air, kemudian mengenai permukaan depan, dan akhirnya dibiaskan oleh permukaan depan. Karena dibiaskan, maka sinar ini pun diuraikan menjadi pektrum matahari.Peristiwa inilah yang kita lihat di langit dan disebut pelangi. Bagan terjadinya proses pelangi dapat dilihat pada Gambar 2.2.

GELOMBANG BUNYI

Gelombang Bunyi

I Gelombang

Gelombang adalah suatu gejala terjadinya penjalaran suatu gangguan melewati suatu medium dimana setelah gangguan ini lewat keadaan medium akan kembali ke keadaan semula seperti sebelum gangguan ini datang.

I.2 Macam-macam gelombang

Secara umum gelombang dapat dikelasifikasikan menjadi dua kategori, yaitu gelombang mekanik dan gelombang elektromagnetik.

I.2.1 Gelombang mekanik

Gelombang mekanik adalah gelombang yang memerlukan suatu medium untuk menjalar, persamaan gelombang mekanik dapat diturunkan dari persamaan gerak Newton. Contoh gelombang mekanik antara lain adalah gelombang pada system massa-pegas, gelombang pada tali dan gelombang akustik (bunyi). Pada gelombang tali besaran ψ merupakan perubahan posisi (perpindahan atau simpangan), sedangkan pada gelombang akustik berupa perubahan tekanan (tekanan akustik). gelombang akustik di udara merupakan gelombang longitudinal dimana arah ψ selalu sejajar dengan arah perambatan gelombang, sedangkan gelombang tali merupakan gelombang transversal karena arah ψ selalu tegak lurus pada arah perambatan.

I.2.2 Gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik ialah gelombang tidak memerlukan medium untuk menjalar, persamaan gerak gelombang elektromagnetik dapat diturunkan dari persamaan Maxwell. Contoh gelombang elektromagnetik diantaranya adalah gelombang radio, gelombang cahaya dan sinar-x. Pada gelombang elektromagnetik, ψ adalah medan listrik dan medan magnetic. Gelombang elektromagnetik disebut gelombang transversal karena arah ψ selalu tegak lurus pada arah perambatan gelombang.

II. Bunyi dan Pendengaran

Bunyi terdengar karena adanya gangguan yang menjalar ke telinga pendengar. Karena gangguan ini selaput gendang di telinga bergetar dan getaran ini diubah menjadi denyut listrik yang dilaporkan ke otak melalui urat syaraf pendengaran. Bunyi dijalarkan sebagai gelombang mekanik longitudinal yang dapat menjalar dalam medium padat, cair ataupun gas. Medium gelombang bunyi ini adalah molekul yang membentuk bahan medium mekanik ini.Karena adanya gangguan gelombang bunyi yang bersifat longitudinal, molekul melakukan getaran dengan arah yang sejajar dengan arah penjalaran bunyi. Jelas bahwa bunyi tidak akan terdengar secara langsung jika kita berada di bulan, karena tidak ada molekul yang dapat bertindak sebagai medium gelombang. Untuk dapat berkomunikasi, kita harus menggunakan gelombang lain yaitu gelombang elektromagnetik yang dapat menjalar dalam ruang vakum. Bunyi yang dapat didengar sebenarnya adalah gelombang mekanik longitudinal dengan frekuensi dalam daerah pendengaran manusia yaitu berkisar antara 20 cps sampai kira-kira 20.000 cps. Gelombang mekanik longitudinal dengan frekuensi di bawah daerah pendengaran disebut gelombang infrasonic. Gelombang semacam ini biasa dihasilkan oleh sumber yang besar biasanya gempa bumi. Untuk frekuensi di atas daerah pendengaran, gelombang mekanik longitudinal ini disebut gelombang ultrasonic.

Gelombang ultrasonic ini dapat dihasilkan oleh getaran mekanik pada kwarsa yang diberi tegangan listrik bolak-balik dengan frekuensi ultrasonic. Dengan cara seperti ini orang dapat menghasilkan gelombang mekanik dengan frekuensi setinggi 6 x 108 cps, dengan panjang gelombang kira-kira sebesar 5 x 10-5 cm, sama besarnya dengan panjang gelombang cahaya. Gelombang ultrasonic ini sering dipergunakan untuk pemeriksaan kualitas produksi di dalam industri. Sumber gelombang bunyi atau gelombang sonic ialah benda yang bergetar pada frekwensi pendengaran. Gelombang bunyi dapat dihasilkan. Gelombang bunyi dapat dihasilkan getaran tali atau semacamnya (misalnya, gitar, biola, tali suara manusia, dan sebagainya), oleh kolom udara yang bergetar (misalnya, organ, seruling atau alat pelat atau membran yang bergetar (misalnya, gong, gendang, pengeras suara), oleh kolom udara yang bergetar, benda ini berganti-ganti merapatkan udara disekitarnya pada waktu molekul udara bergerak ke arah depan, dan meregangkan udara pada arah gerak ke arah belakang. Tumbukan antara molekul udara merupakan intraksi yang menjalarkan gangguan ini keluar dari sumber. Setelah masuk ke telinga, gelombang ini terdengar sebagai bunyi.

II.1 Persamaan gelombang

Misalnya gangguan ini merupakan suatu besaran sembarang ψ yang menjalar dalam suatu medium dengan kecepatan ν sepanjang sumbu x dari suatu system koordinat kartesian.

Misalkan pada saat t = 0, besaran ψ merupakan suatu fungsi dari x yang dapat ditulis sebagai:
ψ = f(x) (1)

Setelah selang waktu t gangguan ini akan menjalar sejauh νt. Selama menjalar baik besarnya maupun bentuknya dianggap tidak berubah sehingga besaran ψ sekarang menjadi :

ψ = f(x – ν.t) (2)
bila besaran ψ yang dinyatakan oleh persamaan (2) diturunkan dua kali terhadap x, maka akan diperoleh:
u = ν-vt
ψ=f(u)

∂ψ/∂x= ∂f/∂u ∂u/∂x=f^,(u)(1)= f^,(u)
(∂^2 ψ)/(∂x^2 )= (∂ ∂ψ/∂x)/∂x = (〖∂f〗^,(u))/∂x= (〖∂f〗^,(u))/∂u ∂u/∂x=f^(,,) (u)(1)= f^(,,) (u)
(∂^2 ψ)/(∂x^2 )= f^(,,) (x-vt) (3)

Sedangkan jika diturunkan dua kali terhadap t, maka akan diperoleh :

∂ψ/∂t= ∂f/∂u ∂u/∂t=f^,(u)(-v)= -vf^,(u)
(∂^2 ψ)/(∂t^2 )= (∂ ∂ψ/∂t)/∂t = (〖∂[-vf〗^,(u)])/∂t=(-v〖)∂f〗^(,,) (u) ∂u/∂t=〖(-v)f〗^(,,) (u)(-v)
( ∂^2 ψ)/(∂t^2 )=v^2 f^(,,) (x-vt) (4)

Dari kedua persamaan di atas diperoleh hubungan antara turunan kedua ψ terhadap x dan turunsan kedua ψ terhadap t :

(∂^2 ψ)/(∂t^2 )=v^2 (∂^2 ψ)/(∂x^2 ) (5)

Persamaan diferensial yang ditunjukkan pada persamaan (5) adalah persamaan dasar dari suatu gelombang. Jadi bila ada suatu persamaan mempunyai bentuk seperti persamaan di atas maka berarti bahwa kita berhadapan dengan suatu bentuk gelombang. Fungsi ψ = f(x + vt) juga merupakan suatu gelombang karena memenuhi persamaan (5). berbeda dengan gelombang ψ = f(x- vt) yang merambat dalam arah x positif, ψ = f(x + vt) ini adalah gelombang yang merambat dalam arah x negative.

II.2 Gelombang bunyi

Gelombang bunyi merupakan gelombang tiga dimensi, karena medium gelombangnya bersifat tiga dimensi. Jadi gelombang bunyi dapat menjalar di dalam ruang tiga dimensi. Suatu sumber titik dipermukaan air (medium dua dimensi) menghasilkan gelombang lingkaran; artinya, muka gelombangnya berbentuk lingkaran. Dalam medium tiga dimensi, sumber titik menghasilkan gelombang bola , artinya, muka gelombang, yaitu tempat kedudukan titik-titik dalam medium dengan fase sam mempunyai bentuk bola. Suatu sumber berupa pelat yang bergetar akan menghasilkan gelombang dengan muka gelombang berupa bidang datar. Gelombang semacam ini disebut gelombang bidang datar.

II.3 Persamaan gelombang bunyi

Bila gelombang bunyi menjalar dalam suatu medium, maka akan terjadi suatu gangguan yang menyebabkan partikel-partikel dalam medium itu bergerak.

ζ=ζ_x a_x+ζ_y a_y+ζ_z a_z ( 6)
u ⃗= ∂ζ/∂t= u_x a_x+ u_y a_y+u_z a_z (7 )

Dengan :
ζ = Perpindahan partikel
u = Kecepatan partikel
a_i = Vektor satuan dalam arah i

Gerakan partikel-partikel ini akan menyebabkan perubahan volume sehingga terjadi perubahan rapat massa dan perubahan tekanan. Perubahan rapat massa biasanya dinyatakan dalam kondensasi, yaitu fraksi perubahan rapat massa sedangkan perubahan tekanan biasanya dinyatakan dengan tekanan akustik, yaitu selisi tekanan sebelum dan sesudah terjadinya gelombang seperti terlihat pada Persamaan (3) dan persamaan (4).

s= (ρ-ρ_0)/ρ_0
p=P- P_0

Dengan :
s =Kondensasi
p =Tekanan Akustik
ρ =Rapat Massa sesaat (pada saat ada gelombang)
ρ_0=Rapat massa mula-mula
P =Tekanan sesaat (pada saat ada gelombang)
P_0=Tekanan mula-mula (tekanan kesetimbangan)

Dengan deret Taylor tekanan sesaat dapat dinyatakan dengan :
P= P_0+ (∂P/∂ρ)_(ρ_0 )+ 1/2 ((∂^2 P)/(∂ρ^2 ))_(ρ_0 ) 〖(ρ-ρ_0)〗^2+⋯

Bila fluktuasi tekanan ini kecil sekali, maka tekanan akustik dapat dinyatakan dengan:

P=P- P_0= (∂P/∂ρ)_(ρ_0 ) (ρ-ρ_0 )=ρ_0 (∂P/∂ρ)_(ρ_0 ) ((ρ-ρ_0))/ρ_0
Bila didefinisikan modulus Bulk sebagai :
B=ρ_0 (∂P/∂ρ)_(ρ_0 )

Maka terdapat hubungan linier antara tekanan akustik dan kondensasi yang dapat dipandang sebagai hukum Hooke untuk akustik, yaitu :
p=B s

Dalam suatu volume atur berlaku persamaan kontinuitas, yaitu bahwa laju massa yang masuk dikurangi laju massa yang keluar adalah sama dengan laju jumlah massa yang terjadi didalam volume atur, persamaan kontinuitas dalam semua arah menjadi:

-[∂(ρu_x )/∂x+∂(ρu_y )/∂x+∂(ρu_z )/∂x]=∂ρ/∂t

Yang dapat ditulis dalam notasi vector:

-∇∙ρu=∂ρ/∂t

Karena ρ= ρ_0 (1+s) dimana ρ_0konstan dan s << 1, maka persamaan kontinuitas menjadi:

-∇∙ρ_0 (1+s) u=(∂ρ_0 (1+s) )/∂t
(∂s )/∂t+∇∙u=0

II.4 Kecepatan jalar gelombang bunyi

jika terjadi pemampatan pada suatu keadaan karena adanya tumbukan antar molekul, daerah pemampatan ini akan menjalar ke kanan. Pada waktu yang berbeda, terjadi peregangan. Jarak antara molekul menjadi besar karena adanya interaksi antara molekul, maka peregangan inipun menjalar ke kanan. Jika gelombang dan pemampatan ini sampai di selaput gendang di dalam telinga manusia, selaput gendang tersebut akan bergetar. Getaran akan dilaporkan ke otak, dan manusia mendengar bunyi karena getaran udara. Kecepatan jalar gelombang bunyi ini bergantung pada interaksi antara dan sifat inersia medium. Interaksi antara molekul dinyatakan oleh modulus benda B. Modulus benda B merupakan konstanta pembanding antara perubahan tekanan dengan perubahan volume.

∆P= -B ∆V/V (8)

Sifat inersia medium dinyatakan oleh kerapatan massa gas ρ_0dalam keadaan setimbang, sehingga kecepatan jalar bunyi diberikan oleh

v= √(B/ρ_0 ) (9)

Di dalam gas, modulus benda B = γP0, sehingga kecepatan bunyi dalam gas diberikan oleh

v= √(( γP_0)/ρ_0 )

Di sini γ adalah konstanta yang disebut hasil bagi kalor jenis gas. Konstanta ini harganya bergantung pada macam gas, sedang P0 adalah tekanan dalam keadaan setimbang. Untuk medium padat berbentuk batang panjang atau kawat, modulus benda diganti dengan modulus Young. Untuk medium padat, di mana luas penampang tidak dapat diabaikan, konstanta interaksinya akan bergantung pada modulus benda B dan modulus geser M. dalam hal ini kecepatan gelombang longitudinal dalam bahan padat diberikan oleh

v= √(( B+3M/4)/ρ_0 )

Bahan cair dan gas tidak dapat menahan gaya tangensial, sehingga M = 0. Akibat lainya ialah bahwa di dalam medium ini tidak dapat dijalarkan gelombang transversal.

Kecepatan jalar gelombang longitudinal

Jika pemampatan ditimbulkan pada suatu tempat di dalam zat, maka timbul penjalaran dengan kecepatan tetap v, bergantung pada sifat tertentu zat itu, yang sekarang akan dilanjutkan untuk menentukannya.

Tinjaulah sebagai benda bebas kolom termampatkan yang dalam keadaan sebelum dimampatkan panjangnya vt dan volumenya V = Avt. Jika ρ menyatakan kerapatan bahan dalam keadaan normal atau sebelum dimampatkan, massa benda bebas itu adalah ρAvt. Pada saat t, laju perubahan massa adalah ρAvt/t=ρAv.

Seluruh kolom yang termampatkan berkecepatan v0 yang besarnya sama dengan kecepatan pengetar. Jadi, Laju pertambahan momentum kolom yang termampatkan adalah ρAvv_0
Benda bebas ini mengalami gaya A(P+ ΔP) ke arah kanan dan gaya AP ke arah kiri. Sehingga, gaya yang tidak berimbang pada kolom termampatkan adalah A ΔP.

Dari hukum Newton kedua, gaya tak berimbang ini sama dengan laju perubahan momentum,

A ΔP=ρAvv_0
atau ΔP=ρv^2 v_0/v

Benda bebas sebelum dimampatkan yang bervolume V=Avt telah mengalami pemampatan (-ΔV) = Av0t. ini berarti

ΔV/V= (Av_0 t)/Avt= v_0/v
Sehingga ∆P= ρv^2 ( (-∆V)/V)
Yang dapat ditulis v =√((-1)/(ρ∆V/V ∆V))

Rumus ini pertama kali didapatkan oleh Newton yang mengangap besaran ∆V/V ∆P sebagai ketermampatan isotherm. Setelah itu ditunjukkan oleh Laplace bahwa ungkapan itu adalah ketermampatan adiabatic. Agar dapat dimengerti kenapa demikian, tinjaulah kolom bahan yang berpenampang A yang dibatasi oleh dua bidang datar, yang pertama ditengah-tengah suatu penampang dan yang lain ditengah peregangan. Kedua bidang itu berjarak λ/2, dengan λ menyatakan panjang gelombang. Andaikan temperature pada pusat pemampatan melebihi temperature pada pusat peregangan sebesar ΔQ. Jadi, kalor yang dihantarkan sejauh λ/2 dalam waktu λ/2v

GELOMBANG STASIONER

Gelombang Stasioner

Adalah gelombang yang memiliki amplitudo yang berubah – ubah antara nol sampai nilai maksimum tertentu.
Gelombang stasioner dibagi menjadi dua, yaitu gelombang stasioner akibat pemantulan pada ujung terikat dan gelombang stasioner pada ujung bebas.

gambar:a.jpg gambar:b.jpg

Seutas tali yang panjangnya l kita ikat ujungnya pada satu tiang sementara ujung lainnya kita biarkan, setela itu kita goyang ujung yang bebas itu keatas dan kebawah berulang – ulang. Saat tali di gerakkan maka gelombang akan merambat dari ujung yang bebas menuju ujung yang terikat, gelombang ini disebut sebagai gelombang dating. Ketika gelombang dating tiba diujung yang terikat maka gelombang ini akan dipantulkan sehingga terjadi interferensi gelombang.
Untuk menghitung waktu yang diperlukan gelombang untuk merambat dari titik 0 ke titik P adalah (l- x)/v . sementara itu waktu yang diperlukan gelombang untuk merambat dari titik 0 menuju titik P setelah gelombang mengalami pemantulan adalah(l+x)/v , kita dapat mengambil persamaan dari gelombang dating dan gelombang pantul sebagai berikut:

y1= A sin 2π/T (t- (l-x)/v) untuk gelombang datang,

y2= A sin 2π/T (t- (l+x)/v+ 1800) untuk gelombang pantul

Keterangan:
a. Gambar pemantulan gelombang pada  ujung tali yang terikat.
b. Gambar pemantulan gelombang pada  ujung tali yang dapat bergerak bebas.

sehingga untuk hasil interferensi gelombang datang dan gelombang pantul di titik P yang berjarak x dari ujung terikat adalah sebagai berikut:
y  =  y1+ y2
=A sin 2π (t/T- (l-x)/λ)+ A sin2π(t/T- (1+x)/λ+ 1800 )
Dengan menggunakan aturan sinus maka penyederhanaan rumus menjadi:
sin A + sin B = 2 sin 1/2 (A+B) – cos1/2  (A-B)
Menjadi:
y= 2 A sin (2π x/λ )  cos 2π  (t/T – l/λ)
y= 2 A sin kx cos (2π/T t – 2πl/λ)

Rumus interferensi

y= 2 A sin kx cos (ωt- 2πl/λ)

Keterangan :
A  = amplitude gelombang datang atau pantul (m)
k  =  2π/λ
ω  = 2π/T (rad/s)
l   = panjang tali (m)
x  = letak titik terjadinya interferensi dari ujung terikat (m)
λ  = panjang gelombang (m)
t  = waktu sesaat (s)
Ap = besar amplitude gelombang stasioner (AP)
Ap = 2 A sin kx
Jika kita perhatikan gambar pemantulan gelombang diatas , gelombang yang terbentuk adalah gelombang transversal yang memiliki bagian – bagian diantaranya perut dan simpul gelombang. Perut gelombang terjadi saat amplitudonya maksimum sedangkan simpul gelombang terjadi saat amplitudonya minimum. Dengan demikian kita akan dapat mencari letak titik yang merupakan tempat terjadinya perut atau simpul gelombang.

Tempat simpul (S) dari ujung pemantulan
S=0,1/2 λ,λ,3/2 λ,2λ,dan seterusnya
=n (1/2 λ),dengan n=0,1,2,3,….

Tempat perut (P) dari ujung pemantulan
P= 1/4 λ,3/4 λ,5/4 λ,7/4 λ,dan seterusnya
=(2n-1)[1/4 λ],dengan n=1,2,3,….

Superposisi gelombang

Jika ada dua gelombang yang merambat pada medium yang sama, gelombang-gelombang tersebut akan dating di suatu titik pada saat yang sama sehingga terjadilah superposisi gelombang . Artinya, simpangan gelombang – gelombang tersebut disetiap titik dapat dijumlahkan sehingga menghasilkan sebuah gelombang baru.
Persamaan superposisi dua gelombang tersebut dapat diturunkan sebagai berikut:
y1 = A sin ωt ; y2 = A sin (ωt+ ∆θ)
Kedua gelombang tersebut memiliki perbedaan sudut fase sebesar Δθ
Persamaan simpangan gelombang hasil superposisi kedua gelombang tersebut adalah:

y = 2 A sin (ωt+ ∆θ/2) cos(∆θ/2)

Dengan 2A cos (∆θ/2) disebut sebagai amplitude gelombang hasil superposisi.
Dengan 2A cos (∆θ/2) disebut sebagai amplitude gelombang hasil superposisi.

Gelombang Stasioner Pada Ujung Bebas

gambar:gel.stasioner ujung bebas.jpg

Pada gelombang stasioner pada ujung bebas gelombang pantul tidak mengalami pembalikan fase. Persamaan gelombang di titik P dapat dituliskan seperti berikut:
y1=A sin2π/T  (t- (l-x)/v) untuk gelombang datang

y2=A sin2π/T (t- (l+x)/v) untuk gelombang pantul

y   =  y1 + y2
=   A sin 2π/T (t- (l-x)/v) + A sin 2π/T  (t- (l+x)/v)
y =   2 A cos kx sin2π(t/T- 1/λ)

Rumus interferensi antara gelombang datang dan gelombang pantul pada ujung bebas, adalah:

y=2 A cos 2π (x/λ) sin⁡2π(t/T- l/λ)

Dengan:
As=2A cos2π(x/λ) disebut sebagai amplitude superposisi gelombang pada pemantulan ujung tali bebas.
Ap = 2 A cos kx adalah amplitudo gelombang stasioner.
1) Perut gelombang terjadi saat amplitudonya maksimum, yang secara matematis dapat ditulis sebagai berikut:

Ap maksimum saat cos(2π  x)/( λ)= ±1 sehingga
x= (2n) 1/4 λ,dengan n = 0,1,2,3,…….

.

2) Simpul gelombang terjadi saat amplitudo gelombang minimum, ditulis sebagai berikut:

Ap minimum saat cos(2π x)/( λ)=0 sehingga
x= (2n +1) 1/4 λ,dengan n = 0,1,2,3,……..

Gelombang stasioner pada ujung terikat

gambar:stasioner ujung terikat.jpg

Persamaan gelombang datang dan gelombang pantul dapat ditulis sebagai berikut:

y1= A sin2π (t/T- (l-x)/λ) untuk gelombang datang

y2= A sin2π (t/T- (l+x)/λ) untuk gelombang pantul


Superposisi gelombang datang dan gelombang pantul di titik q akan menjadi:””
y = y1 + y2
y=A sin 2π (t/T- (l-x)/λ) – A sin2π(t/(T ) – (l+x)/λ)

Dengan menggunakan aturan pengurangan sinus,
sinα – sinβ = 2 sin 1/2  (α-β) cos1/2 (α+β)
Persamaan gelombang superposisinya menjadi
y = 2 A sin2π(x/λ) cos2π (t/T- l/λ)

Amplitudo superposisi gelombangnya adalah:

As = 2A sin2π(x/λ)

Dengan As adalah amplitudo gelombang superposisi pada pemantulan ujung terikat.

1) Perut gelombang terjadi saat amplitudonya maksimum,

karenanya dapat ditentukan dengan rumus sebagai berikut:
Ap=2 A sin 2π/λ x
Ap maksimum terjadi saat sin 2π/λ  x= ±1 sehingga
x= (2n+1) 1/4 λ,dengan n=0,1,2,3…….

2) Simpul gelombang terjadi saat amplitudonya minimum,

yang dapat ditulis sebagai berikut:
Ap=2 A sin(2π/λ) x
Ap minimum terjadi saat sin 2π/λ x = 0 sehingga
x = (2n) 1/4 λ,dengan n=0,1,2,3,…..

GELOMBANG BERJALAN

a. Gelombang Berjalan

Amplitudo pada tali yang digetarkan terus menerus akan selalu tetap, oleh karenanya gelombang yang memiliki amplitudo yang tetap setiap saat disebut gelombang berjalan.
Misalkan seutas tali kita getarkan ke atas dan ke bawah berulang-ulang seperti pada Gambar disamping ini. Titik P berjarak x dart titik 0 (sumber getar), Ketika titik 0 bergetar maka getaran tersebut merambat hingga ke titik P,Waktu yang diperlukan oleh gelombang untuk merambat dari titik o ke titik P adalah x / v dengan demikian bila titik 0 telah bergetar selama t detik maka titik p telah bergetar selama tP dengan
tp= t- x/v
Berdasarkan uraian diatas maka akan didapatkan persamaan simpangan gelombang, sebagai berikut:
y=A sin⁡ 2π/T t

gambar:gel berjalan pada tali.jpg

Persamaan simpangan di titik P dapat diperoleh dengan mengganti nilai t dengan tp sehingga kita dapatkan hubungan berikut.

yp = A sin⁡ 2π/T (t- x/v)

A = amplitudo gelombang (m)
T = periode gelombang (s)
t = lamanya titik 0 (sumber getar) bergetar (s)
x = jarak titik P dari sumber getar (m)
v = cepat rambat gelombang (m/s)
yp= simpangan di titik P (m)

dalam hal ini gelombang memiliki dua kemungkinan dalam arah rambatannya, oleh karenanya perlu diperhatikan langkah sebagai berikut:

  • Apabila gelombang merambat ke kanan dan titik asal 0 bergetar ke atas maka persamaan simpangan titik P yang digunakan adalah:

yp = A sin⁡2π/T (t- x/v)

  • Apabila gelombang merambat ke kiri dan titik asal 0 bergetar ke bawah maka persamaan simpangan titik P yang digunakan adalah:

yp = – A sin⁡ 2π/T (t- x/v)


Fase di definisikan sebagai perbandingan antara waktu sesaat untuk meninggalkan titik keseimbang (titik 0) dan periode. Dengan demikian fase gelombang dititik P dapat ditulis sebagai berikut:

φ= tp/T
= (t- x/v)/T                                            φp = t/T -  x/λ
= t/T- x/vT

Sehingga dihasilkan :
Sedangkan untuk mengukur besarnya sudut fase di titik P dapat dituliskan sebagai berikut:

θp = 2π φ_p
=2π (t/T- x/λ)

Beda fase antara dua titik yang berjarak X2 dan X1 dari sumber getar dapat dituliskan sebagai berikut:

Δφ  = ( x2 - x1)/λ
Δφ  =  ∆x/λ

Nilai kecepatan dan percepatan gelombang di suatu titik dapat diketahui dengan menurunkan persamaan keduanya, sebagai berikut:

vp = 2π/T A cos⁡ 2π/T (t- x/v)

ap= – (4π2)/T2 A cos⁡ 2π/T (t- x/v)
Keterangan:
vp = kecepatan partikel di titik p (m/s)
ap = percepatan partikel di titik p (m/s2)


Contoh soal:

Suatu gelombang berjalan memiliki persamaan y = 10 sin (0,8πt – 0,5;t) dengan y dalam cm dan t dalam detik. Tentukanlah kecepatan dan percepatan maksimumnya!
Pembahasan:
y=10sin⁡(0,8 πt-0,5 πx)
v = dy/dt
v=(10)(0,8 π) cos⁡ (0,8 πt-0,5 πx)
nilai v maksimum bila cos⁡  (0,8 πt-0,5 πx)=1

GERAK HARMONIK SEDERHANA

Jenis, Contoh, dan Besaran Fisika pada Gerak Harmonik Sederhana

Jenis Gerak Harmonik Sederhana

Gerak Harmonik Sederhana dapat dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu[1] :

  • Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Linier, misalnya penghisap dalam silinder gas, gerak osilasi air raksa / air dalam pipa U, gerak horizontal / vertikal dari pegas, dan sebagainya.
  • Gerak Harmonik Sederhana (GHS) Angular, misalnya gerak bandul/ bandul fisis, osilasi ayunan torsi, dan sebagainya.

Beberapa Contoh Gerak Harmonik Sederhana

  • Gerak harmonik pada bandul

Gerak harmonik pada bandul

Ketika beban digantungkan pada ayunan dan tidak diberikan gaya, maka benda akan dian di titik keseimbangan B[2]. Jika beban ditarik ke titik A dan dilepaskan, maka beban akan bergerak ke B, C, lalu kembali lagi ke A[2]. Gerakan beban akan terjadi berulang secara periodik, dengan kata lain beban pada ayunan di atas melakukan gerak harmonik sederhana[2].

  • Gerak harmonik pada pegas

Gerak vertikal pada pegas

Semua pegas memiliki panjang alami sebagaimana tampak pada gambar[2]. Ketika sebuah benda dihubungkan ke ujung sebuah pegas, maka pegas akan meregang (bertambah panjang) sejauh y. Pegas akan mencapai titik kesetimbangan jika tidak diberikan gaya luar (ditarik atau digoyang)[2].

Besaran Fisika pada Ayunan Bandul

Periode (T)

Benda yang bergerak harmonis sederhana pada ayunan sederhana memiliki periode[3]. Periode ayunan (T) adalah waktu yang diperlukan benda untuk melakukan satu getaran. Benda dikatakan melakukan satu getaran jika benda bergerak dari titik di mana benda tersebut mulai bergerak dan kembali lagi ke titik tersebut. Satuan periode adalah sekon atau detik[3].

Frekuensi (f)

Frekuensi adalah banyaknya getaran yang dilakukan oleh benda selama satu detik, yang dimaksudkan dengan getaran di sini adalah getaran lengkap[3]. Satuan frekuensi adalah hertz[3].

Hubungan antara Periode dan Frekuensi

Frekuensi adalah banyaknya getaran yang terjadi selama satu detik. Dengan demikian selang waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran adalah[3] :
\frac{1 getaran}{f getaran}1 sekon = \frac{1}{f}sekon
Selang waktu yang dibutuhkan untuk melakukan satu getaran adalah periode. Dengan demikian, secara matematis hubungan antara periode dan frekuensi adalah sebagai berikut[3] :
T = \frac{1}{f}
f = \frac{1}{T}

Amplitudo

Pada ayunan sederhana, selain periode dan frekuensi, terdapat juga amplitudo. Amplitudo adalah perpindahan maksimum dari titik kesetimbangan[3].

Gaya Pemulih

Gaya pemulih dimiliki oleh setiap benda elastis yang terkena gaya sehingga benda elastis tersebut berubah bentuk[4]. Gaya yang timbul pada benda elastis untuk menarik kembali benda yang melekat padanya di sebut gaya pemulih[4].

Gaya Pemulih pada Pegas

Pegas adalah salah satu contoh benda elastis[4]. Oleh sifat elastisnya ini, suatu pegas yang diberi gaya tekan atau gaya regang akan kembali pada keadaan setimbangnya mula- mula apabila gaya yang bekerja padanya dihilangkan[4]. Gaya pemulih pada pegas banyak dimanfaatkan dalam bidang teknik dan kehidupan sehari- hari[4]. Misalnya di dalam shockbreaker dan springbed[4]. Sebuah pegas berfungsi meredam getaran saat roda kendaraan melewati jalan yang tidak rata[4]. Pegas – pegas yang tersusun di dalam springbed akan memberikan kenyamanan saat orang tidur[4].

Hukum Hooke

Robert Hooke

Jika gaya yang bekerja pada sebuah pegas dihilangkan, pegas tersebut akan kembali pada keadaan semula[5]. Robert Hooke, ilmuwan berkebangsaan Inggris menyimpulkan bahwa sifat elastis pegas tersebut ada batasnya dan besar gaya pegas sebanding dengan pertambahan panjang pegas[5]. Dari penelitian yang dilakukan, didapatkan bahwa besar gaya pegas pemulih sebanding dengan pertambahan panjang pegas. Secara matematis, dapat dituliskan sebagai[5] :
F = -k \Delta\ x, dengan k = tetapan pegas (N / m)
Tanda (-) diberikan karena arah gaya pemulih pada pegas berlawanan dengan arah gerak pegas tersebut.

Susunan Pegas

Konstanta pegas dapat berubah nilainya, apabila pegas – pegas tersebut disusun menjadi rangkaian[5]. Besar konstanta total rangkaian pegas bergantung pada jenis rangkaian pegas, yaitu rangkaian pegas seri atau paralel[5].

  • Seri / Deret

Gaya yang bekerja pada setiap pegas adalah sebesar F, sehingga pegas akan mengalami pertambahan panjang sebesar \Delta\ x_1 dan \Delta\ x_2. Secara umum, konstanta total pegas yang disusun seri dinyatakan dengan persamaan[5] :
\frac{1} {k_total} = \frac{1}{k_1} + \frac{1}{k_2} + \frac{1}{k_3} +.... + \frac{1}{k_n}, dengan kn = konstanta pegas ke – n.

  • Paralel

Jika rangkaian pegas ditarik dengan gaya sebesar F, setiap pegas akan mengalami gaya tarik sebesar F1 dan F2, pertambahan panjang sebesar \Delta\ x_1 dan \Delta\ x_2[5]. Secara umum, konstanta total pegas yang dirangkai paralel dinyatakan dengan persamaan[5] :
ktotal = k1 + k2 + k3 +….+ kn, dengan kn = konstanta pegas ke – n.

Gaya Pemulih pada Ayunan Bandul Matematis

Ayunan Bandul Matematis

Ayunan matematis merupakan suatu partikel massa yang tergantung pada suatu titik tetap pada seutas tali, di mana massa tali dapat diabaikan dan tali tidak dapat bertambah panjang[6]. Dari gambar tersebut, terdapat sebuah beban bermassa m tergantung pada seutas kawat halus sepanjang l dan massanya dapat diabaikan. Apabila bandul itu bergerak vertikal dengan membentuk sudut θ, gaya pemulih bandul tersebut adalah mgsinθ[6]. Secara matematis dapat dituliskan[6] :

F = mgsinθ

Oleh karena sin\theta = \frac {y} l, maka :

F = -mg \frac {y} l

Persamaan, Kecepatan, dan Percepatan Gerak Harmonik Sederhana

Persamaan Gerak Harmonik Sederhana

Persamaan Gerak Harmonik Sederhana adalah[6] :
Y = A sin \omega\ t
Keterangan :

Y = simpangan

A = simpangan maksimum (amplitudo)

F = frekuensi

t = waktu
Jika posisi sudut awal adalah θ0, maka persamaan gerak harmonik sederhana menjadi [6]:
Y = A sin  \omega\ t + \theta_0

Kecepatan Gerak Harmonik Sederhana

Dari persamaan gerak harmonik sederhana Y = A sin  \omega\ t

Kecepatan gerak harmonik sederhana[6] :

v = \frac{dy}{dt} (sin A sin  \omega\ t)

v = A \omega\ cos  \omega\ t

Kecepatan maksimum diperoleh jika nilai cos \omega\ t = 1 atau \omega\ t = 0, sehingga : vmaksimum = Aω

Kecepatan untuk Berbagai Simpangan

Y = A sin \omega\ t

Persamaan tersebut dikuadratkan

Y^2 = A^2 sin^2 \omega\ t, maka[6] :

Y^2 = A^2 (1 - COS^2 \omega\ t)

Y^2 = A^2 - A^2 COS^2 \omega\ t …(1)

Dari persamaan : v = A \omega\ cos  \omega\ t

\frac{v}{\omega} = A cos  \omega\ t …(2)

Persamaan (1) dan (2) dikalikan, sehingga didapatkan :

v^2 = \omega\ (A^2 - Y^2)
Keterangan :

v =kecepatan benda pada simpangan tertentu

ω = kecepatan sudut

A = amplitudo

Y = simpangan

Percepatan Gerak Harmonik Sederhana

Dari persamaan kecepatan : v = A \omega\ cos \omega\ t, maka[6] :

a = \frac{dv}{dt} = \frac{d}{dt}

a = -A \omega^2\ sin \omega\ t

Percepatan maksimum jika \omega\ t = 1 atau \omega\ t = 900 = \frac \pi 2

a maks = -A \omega^2\ sin \frac \pi 2

a maks = -A \omega^2\
Keterangan :

a maks = percepatan maksimum

A = amplitudo

ω = kecepatan sudut

Hubungan Gerak Harmonik Sederhana (GHS) dan Gerak Melingkar Beraturan (GMB)

Gerak Melingkar

Gerak Melingkar Beraturan dapat dipandang sebagai gabungan dua gerak harmonik sederhana yang saling tegak lurus, memiliki Amplitudo (A) dan frekuensi yang sama namun memiliki beda fase relatif \frac{\phi}{2} atau kita dapat memandang Gerak Harmonik Sederhana sebagai suatu komponen Gerak Melingkar Beraturan[7]. Jadi dapat diimpulkan bahwa pada suatu garis lurus, proyeksi sebuah benda yang melakukan Gerak Melingkar Beraturan merupakan Gerak Harmonik Sederhana[7]. Frekuensi dan periode Gerak Melingkar Beraturan sama dengan Frekuensi dan periode Gerak Harmonik Sederhana yang diproyeksikan[7].

Misalnya sebuah benda bergerak dengan laju tetap (v) pada sebuah lingkaran yang memiliki jari-jari A sebagaimana tampak pada gambar di samping[7]. Benda melakukan Gerak Melingkar Beraturan, sehingga kecepatan sudutnya bernilai konstan[7]. Hubungan antara kecepatan linear dengan kecepatan sudut dalam Gerak Melingkar Beraturan dinyatakan dengan persamaan[7] :

\omega = \frac{v}{\gamma}

Karena jari-jari (r) pada Gerak Melingkar Beraturan di atas adalah A, maka persamaan ini diubah menjadi :

\omega = \frac{v}{\gamma}, v = \omega\ A … (1)

Simpangan sudut (teta) adalah perbandingan antara jarak linear x dengan jari-jari lingkaran (r), dan dinyatakan dengan persamaan :

\theta = \frac{x}{\gamma} = \frac{vt}{\gamma} … (2), x adalah jarak linear, v adalah kecepatan linear dan t adalah waktu tempuh (x = vt adalah persamaan Gerak Lurus alias Gerak Linear). Kemudian v pada persamaan 2 digantikan dengan v pada persamaan 1 dan jari-jari r digantikan dengan A :

\theta = \frac{vt}{\gamma}

\theta = \omega\ t

Dengan demikian, simpangan sudut benda relatif terhadap sumbu x dinyatakan dengan persamaan :

\theta = \omega\ t + \theta_0 … (3) (θ0 adalah simpangan waktu pada t = 0})

Pada gambar di atas, posisi benda pada sumbu x dinyatakan dengan persamaan :

x = Acosθ …(4)

x = A cos (\omega\ t + \theta_0)

Persamaan posisi benda pada sumbu y :

y = A sin (\omega\ t + \theta_0)

Keterangan :

A = amplitudo

ω = kecepatan sudut

θ0 = simpangan udut pada saat t = 0

Aplikasi Gerak Harmonik Sederhana

Shockabsorber pada Mobil

Shockabsorber pada mobil

Peredam kejut (shockabsorber) pada mobil memiliki komponen pada bagian atasnya terhubung dengan piston dan dipasangkan dengan rangka kendaraan. Bagian bawahnya, terpasang dengan silinder bagian bawah yang dipasangkan dengan as roda[8]. Fluida kental menyebabkan gaya redaman yang bergantung pada kecepatan relatif dari kedua ujung unit tersebut. Hal ini membantu untuk mengendalikan guncangan pada roda.

[sunting] Jam Mekanik

Jam mekanik

Roda keseimbangan dari suatu jam mekanik memiliki komponen pegas. Pegas akan memberikan suatu torsi pemulih yang sebanding dengan perpindahan sudut dan posisi kesetimbangan. Gerak ini dinamakan Gerak Harmonik Sederhana sudut (angular)

Garpu Tala

Garpu tala

Garpu tala dengan ukuran yang berbeda menghasilkan bunyi dengan pola titinada yang berbeda[8]. Makin kecil massa m pada gigi garpu tala, makin tinggi frekuensi osilasi dan makin tinggi pola titinada dari bunyi yang dihasilkan garpu tala[8].

GGL INDUKSI

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

GGL Induksi

Gambar:faraday.jpg
Michael Faraday (1791-1867), seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris, membuat hipotesis (dugaan) bahwa medan magnet seharusnya dapat menimbulkan arus listrik. Untuk membuktikan kebenaran hipotesis Faraday.
Berdasarkan percobaan, ditunjukkan bahwa gerakan magnet di dalam kumparan menyebabkan jarum galvanometer menyimpang. Jika kutub utara magnet digerakkan mendekati kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke kanan. Jika magnet diam dalam kumparan, jarum galvanometer tidak menyimpang. Jika kutub utara magnet digerakkan menjauhi kumparan, jarum galvanometer menyimpang ke kiri. Penyimpangan jarum galvanometer tersebut menunjukkan bahwa pada kedua ujung kumparan terdapat arus listrik. Peristiwa timbulnya arus listrik seperti itulah yang disebut induksi elektromagnetik. Adapun beda potensial yang timbul pada ujung kumparan disebut gaya gerak listrik (GGL) induksi.
Terjadinya GGL induksi dapat dijelaskan seperti berikut. Jika kutub utara magnet didekatkan ke kumparan. Jumlah garis gaya yang masuk kumparan makin banyak. Perubahan jumlah garis gaya itulah yang menyebabkan terjadinya penyimpangan jarum galvanometer. Hal yang sama juga akan terjadi jika magnet digerakkan keluar dari kumparan. Akan tetapi, arah simpangan jarum galvanometer berlawanan dengan penyimpangan semula. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa penyebab timbulnya GGL induksi adalah perubahan garis gaya magnet yang dilingkupi oleh kumparan.
Menurut Faraday, besar GGL induksi pada kedua ujung kumparan sebanding dengan laju perubahan fluks magnetik yang dilingkupi kumparan. Artinya, makin cepat terjadinya perubahan fluks magnetik, makin besar GGL induksi yang timbul. Adapun yang dimaksud fluks nmgnetik adalah banyaknya garis gaya magnet yang menembus suatu bidang.

Generator

Generator atau pembangkit listrik yang sederhana dapat ditemukan pada sepeda. Pada sepeda, biasanya dinamo digunakan untuk menyalakan lampu. Caranya ialah bagian atas dinamo (bagian yang dapat berputar) dihubungkan ke roda sepeda. Pada proses itulah terjadi perubalian energi gerak menjadi energi listrik. Generator (dinamo) merupakan alat yang prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik. Alat ini pertama kali ditemukan oleh Michael Faraday.
Berkebalikan dengan motor listrik, generator adalah mesin yang mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Energi kinetik pada generator dapat juga diperoleh dari angin atau air terjun. Berdasarkan arus yang dihasilkan. Generator dapat dibedakan menjadi dua rnacam, yaitu generator AC dan generator DC. Generator AC menghasilkan arus bolak-balik (AC) dan generator DC menghasilkan arus searah (DC). Baik arus bolak-balik maupun searah dapat digunakan untuk penerangan dan alat-alat pemanas.

Generator AC

Gambar:ac.jpg

Bagian utama generator AC terdiri atas magnet permanen (tetap), kumparan (solenoida). cincin geser, dan sikat. Pada generator. perubahan garis gaya magnet diperoleh dengan cara memutar kumparan di dalam medan magnet permanen. Karena dihubungkan dengan cincin geser, perputaran kumparan menimbulkan GGL induksi AC. OIeh karena itu, arus induksi yang ditimbulkan berupa arus AC. Adanya arus AC ini ditunjukkan oleh menyalanya lampu pijar yang disusun seri dengan kedua sikat. Sebagaimana percobaan Faraday, GGL induksi yang ditimbulkan oleh generator AC dapat diperbesar dengan cara:

  • memperbanyak lilitan kumparan,
  • menggunakan magnet permanen yang lebih kuat.
  • mempercepat perputaran kumparan, dan menyisipkan inti besi lunak ke dalam kumparan.

Contoh generator AC yang akan sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah dinamo sepeda. Bagian utama dinamo sepeda adalah sebuah magnet tetap dan kumparan yang disisipi besi lunak. Jika magnet tetap diputar, perputaran tersebut menimbulkan GGL induksi pada kumparan. Jika sebuah lampu pijar (lampu sepeda) dipasang pada kabel yang menghubungkan kedua ujung kumparan. lampu tersebut akan dilalui arus induksi AC. Akibatnya, lampu tersebut menyala. Nyala lampu akan makin terang jika perputaran magnet tetap makin cepat (laju sepeda makin kencang).

Generator DC

Gambar:dc.jpg

Prinsip kerja generator (dinamo) DC sama dengan generator AC. Namun, pada generator DC arah arus induksinya tidak berubah. Hal ini disebabkan cincin yang digunakan pada generator DC berupa cincin belah (komutator).

Transformator

Gambar:transformator.jpg

Agar tidak berbahaya tegangan yang tinggi itu harus diturunkan terlebih dahulu sebelum arus listrik disalurkan ke rumah-rumah penduduk. Pada umumnya tegangan listrik yang disalurkan ke rumah-rumah penduduk ada dua macam, yaitu 220 volt dan 1l0 volt. Alat yang digunakan untuk menurunkan tegangan disebut transformator.
Bagian utama transformator adalah dua buah kumparan yang keduanya dililitkan pada sebuah inti besi lunak. Kedua kumparan tersebut memiliki jumlah lilitan yang berbeda. Kumparan yang dihubungkan dengan sumber tegangan AC disebut kumparan primer, sedangkan kumparan yang lain disebut kumparan sekunder.
Jika kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan AC (dialiri arus listrik AC), besi lunak akan menjadi elektromagnet. Karena arus yang mengalir tersebut adalah arus AC, garis-garis gaya elektromagnet selalu berubah-ubah. Oleh karena itu, garis-garis gaya yang dilingkupi oleh kumparan sekunder juga berubah-ubah. Perubahan garis gaya itu menimbulkan GGL induksi pada kumparan sekunder. Hal itu menyebabkan pada kumparan sekunder mengalir arus AC (arus induksi).

Gambar:transformatorr.jpg

Berdasarkan rumus di atas kita dapat rnembedakan transformator menjadi dua macam. yaitu transformator step up dan transformator step down. Transformator .step up adalah transformator yang jumlah lilitan primernya lebih kecil dari pada lilitan sekunder. Oleh karena itu, transformator step up dapat digunakun untuk menaikkan tegangan AC.

- Penggunaan  Transformator
Banyak peralatan listrik di rumah yang menggunakan transformator step down. Trafo tersebut berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik PLN yang besarnya 220 V menjadi tegangan lebih rendah sesuai dengan kebutuhan. Sebelum masuk rangkaian elektronik pada alat, tegangan 220 V dari PLN dihubungkan dengan trafo step down terlebih dahulu untuk diturunkan. Misalnya kebutuhan peralatan listrik 25 V. Jika alat itu langsung dihubungkan dengan PLN, alat itu akan rusak atau terbakar. Namun, apabila alat itu dipasang trafo step down yang mampu mengubah tegangan 220 V menjadi 25 V, alat itu akan terhindar dari kerusakan. Ada beberapa alat yang menggunakan transformator antara lain catu daya, adaptor, dan transmisi daya listrik jarak jauh. gb128

a. Power supply (catu daya)
Catu daya merupakan alat yang digunakan untuk menghasilkan tegangan AC yang rendah. Catu daya menggunakan trafo step down yang berfungsi untuk menurunkan tegangan 220 V menjadi beberapa tegangan AC yang besarnya antara 2 V sampai 12 V

b.  Adaptor (penyearah arus)
Adaptor terdiri atas trafo step down dan rangkaian penyearah arus listrik yang berupa diode. Adaptor merupakan catu daya yang ditambah dengagb129n penyearah arus. Fungsi penyearah arus adalah mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC.

c. Transmisi daya listrik jarak jauh
Pembangkit listrik biasanya dibangun jauh dari permukiman penduduk. Proses pengiriman daya listrik kepada pelanggan listrik (konsumen) yang jaraknya jauh disebut transmisi daya listrik jarak jauh. Untuk menyalurkan energi listrik ke konsumen yang jauh, tegangan yang dihasilkan generator pembangkit listrik perlu dinaikkan mencapai ratusan ribu volt. Untuk itu, diperlukan trafo step up. Tegangan tinggi ditransmisikan melalui kabel jaringan listrik yang panjang menuju konsumen. Sebelum masuk ke rumah-rumah penduduk tegangan diturunkan menggunakan trafo step down hingga menghasilkan 220 V. Transmisi daya listrik jarak jauh dapat dilakukan dengan menggunakan tegangan besar dan arus yang kecil. Dengan cara itu akan diperoleh beberapa keuntungan, yaitu energi yang hilang dalam perjalanan dapat dikurangi dan kawat penghantar yang diperlukan dapat lebih kecil serta harganya lebih murah.gb1210

RANGKUMAN

1. Menurut Faraday, adanya perubahan medan magnet pada suatu kumparan dapat menimbulkan gaya gerak listrik.
2. Besar GGL induksi bergantung pada tiga faktor, yaitu
a. kecepatan perubahan jumlah garis-garis gaya magnet,
b. jumlah lilitan,
c. kuat medan magnet.
3. Arah arus induksi dalam kumparan selalu sedemikian rupa sehingga menghasilkan medan magnet yang menentang sebab-sebab yang menimbulkannya.
4. Induksi elektromagnetik diterapkan pada: generator, dinamo, dan trafo.
5. Fungsi generator atau dinamo adalah untuk mengubah energi kinetik menjadi energi listrik.
6. Fungsi transformator atau trafo adalah menaikkan atau menurunkan tegangan AC. Untuk menaikkan tegangan listrik digunakan trafo step-up, sedangkan untuk menurunkan tegangan listrik digunakan trafo step-down.
7. Pada transformator ideal berlaku rumusrms518. Untuk transformator yang tidak ideal berlaku rumus efisiensirms619. Transformator digunakan pada catu daya, adaptor, dan instalasi transmisi daya listrik jarak jauh
10. Transmisi daya listrik jarak jauh dapat dilakukan dengan menggunakan tegangan yang besar dan arus yang kecil. Dengan cara ini akan diperoleh beberapa keuntungan, yaitu energi yang hilang dalam perjalanan dapat dikurangi dan kawat penghantar yang diperlukan dapat lebih kecil serta harganya lebih murah.

GAYA LORENTZ

GAYA LORENTZ

Pada percobaan oersted telah dibuktikan pengaruh arus listrik terhadap kutub magnet, bagaimana pengaruh kutub magnet terhadap arus listrik akan dibuktikan dari percobaan berikut :

Seutas kawat PQ ditempatkan diantara kutub-kutub magnet ladam kedalam kawat dialirkan arus listrik ternyata kawat melengkung kekiri.

Gejala ini menunjukkan bahwa medan magnet mengerjakan gaya pada arus listrik, disebut Gaya Lorentz. Vektor gaya Lorentz tegak lurus pada I dan B. Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan tangan kanan. Bila arah melingkar jari-jari tangan kanan sesuai dengan putaran dari I ke B, maka arah ibu jari menyatakan arah gaya Lorents.

gambar :

clip_image084

Besar Gaya Lorentz.

Hasil-hasil yang diperoleh dari percobaan menyatakan bahwa besar gaya Lorentz dapat dirumuskan sebagai :

F = B I clip_image086sin a

F = gaya Lorentz.

B = induksi magnetik medan magnet.

I = kuat arus.

clip_image086[1]= panjang kawat dalam medan magnet.

a = sudut yang diapit I dan B.

Satuan Kuat Arus.

Kedalam kawat P dan Q yang sejajar dialirkan arus listrik. Bila arah arus dalam kedua kawat sama, kawat itu saling menarik.

Penjelasannya sebagai berikut :

Dilihat dari atas arus listrik P menuju kita digambarkan sebagai arus listrik dalam kawat P menimbulkan medan magnet. Medan magnet ini mengerjakan gaya Lorentz pada arus Q arahnya seperti dinyatakan anak panah F. Dengan cara yang sama dapat dijelaskan gaya Lorentz yang bekerja pada arus listrik dalam kawat P.

clip_image087

Kesimpulan :

Arus listrik yang sejajar dan searah tarik-menarik dan yang berlawanan arah tolak- menolak.

Bila jarak kawat P dan Q adalah a, maka besar induksi magnetik arus P pada jarak a :

clip_image089

Besar gaya Lorentz pada arus dalam kawat Q

clip_image091

Besar gaya Lorentz tiap satuan panjang

clip_image093

clip_image095

clip_image097

F tiap satuan panjang dalam N/m.

Ip dan IQ dalam Ampere dan a dalam meter.

Bila kuat arus dikedua kawat sama besarnya, maka :

clip_image099

Untuk I = 1 Ampere dan a = 1 m maka F = 2.10-7 N/m

Kesimpulan :

1 Ampere adalah kuat arus dalam kawat sejajar yang jaraknya 1 meter dan menimbulkan gaya Lorentz sebesar 2.10-7 N tiap meter.

Gerak Partikel Bermuatan Dalam Medan Listrik.

Pertambahan energi kinetik.

clip_image100

Partikel A yang massanya m dan muatannya q berada dalam medan listrik serba sama, kuat medannya E arah vektor E kekanan. Pada partikel bekerja gaya sebasar F = qE, oleh sebab itu partikel memperoleh percepatan : clip_image102

Usaha yang dilakukan gaya medan listrik setelah partikel berpindah d adalah :

W = F . d = q . E .d

Usaha yang dilakukan gaya sama dengan perubahan energi kinetik

Ek = q . E .d

clip_image104

v1 kecepatan awal partikel dan v2 kecepatannya setelah menempuh medan listrik sejauh d.

Lintasan partikel jika v tegak lurus E.

clip_image105

Didalam medan listrik serba sama yang kuat medannya E, bergerak partikel bermuatan positif dengan kecepatan vx.

Dalam hal ini partikel mengalami dua gerakan sekaligus, yakni gerak lurus beraturan sepanjang sumbu x dan gerak lurus berubah beraturan sepanjang sumbu y.

Oleh sebab itu lintasannya berupa parabola. Setelah melintasi medan listrik, lintasannya menyimpang dari lintasannya semula.

clip_image107

clip_image109

Kecepatan pada saat meninggalkan medan listrik.

clip_image111

clip_image113

Arah kecepatan dengan bidang horisontal q :

clip_image115

Gerak Partikel Bermuatan Dalam Medan Magnet

Besar gaya Lorentz pada partikel.

clip_image116

Pada arus listrik yang berada dalam medan magnet bekerja gaya Lorentz.

F = B . I . clip_image086[2]sin a

Arus listrik adalah gerakan partikel-partikel yang kecepatannya tertentu, oleh sebab itu rumus di atas dapat diubah menjadi :

F = B . clip_image118. v . t sin a

F = B . q . v sin a

F adalah gaya Lorentz pada partikel yang muatannya q dan kecepatannya v, B besar induksi magnetik medan magnet, a sudut yang diapit vektor v dan B.

Lintasan partikel bermuatan dalam medan magnet.

clip_image119

Tanda x menyatakan titik tembus garis-garis gaya kemagnetan yang arah induksi magnetiknya ( B ) meninggalkan kita. Pada partikel yang kecepatannya v, bekerja gaya Lorentz.

F = B . q . v sin 900

F = B . q . v

Vektor F selalu tegak lurus pada v, akibatnya partikel bergerak didalam medan magnet dengan lintasan bentuk : LINGKARAN.

Gaya centripetalnya yang mengendalikan gerak ini adalah gaya Lorentz.

Fc = F Lorentz

clip_image121= B . q . v

R = clip_image123

R jari-jari lintasan partikel dalam magnet.

m massa partikel.

v kecepatan partikel.

q muatan partikel.

Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan kadah tangan kanan bila tangan kanan di buka : Ibu jari menunjukkan ( v ), keempat jari menunjukkan ( B ) dan arah telapak tangan menunjukkan ( F )



MEDAN MAGNET dan INDUKSI MAGNETIK

KEMAGNETAN ( MAGNETOSTATIKA )

Benda yang dapat menarik besi disebut MAGNET.

Macam-macam bentuk magnet, antara lain :

magnet batang magnet ladam magnet jarum

clip_image001

Magnet dapat diperoleh dengan cara buatan.

Jika baja di gosok dengan sebuah magnet, dan cara menggosoknya dalam arah yang tetap, maka baja itu akan menjadi magnet.

clip_image002

Baja atau besi dapat pula dimagneti oleh arus listrik.

Baja atau besi itu dimasukkan ke dalam kumparan kawat, kemudian ke dalam kumparan kawat dialiri arus listrik yang searah. Ujung-ujung sebuah magnet disebut Kutub Magnet. Garis yang menghubungkan kutub-kutub magnet disebut sumbu magnet dan garis tegak lurus sumbu magnet serta membagi dua sebuah magnet disebut garis sumbu.

clip_image003

Sebuah magnet batang digantung pada titik beratnya. Sesudah keadaan setimbang tercapai, ternyata kutub-kutub batang magnet itu menghadap ke Utara dan Selatan.

Kutub magnet yang menghadap ke utara di sebut kutub Utara.

Kutub magnet yang menghadap ke Selatan disebut kutub Selatan.

Hal serupa dapat kita jumpai pada magnet jarum yang dapat berputar pada sumbu tegak ( jarum deklinasi ).

Kutub Utara jarum magnet deklinasi yang seimbang didekati kutub Utara magnet batang, ternyata kutub Utara magnet jarum bertolak. Bila yang didekatkan adalah kutub selatan magnet batang, kutub utara magnet jarum tertarik.

clip_image004

Kesimpulan : Kutub-kutub yang sejenis tolak-menolak dan kutub-kutub yang tidak sejenis tarik-menarik

Jika kita gantungkan beberapa paku pada ujung-ujung sebuah magnet batang ternyata jumlah paku yang dapat melekat di kedua kutub magnet sama banyak. Makin ke tengah, makin berkurang jumlah paku yang dapat melekat.

Kesimpulan : Kekuatan kutub sebuah magnet sama besarnya semakin ke tengah kekuatannya makin berkurang.

HUKUM COULOMB.

Definisi : Besarnya gaya tolak-menolak atau gaya tarik menarik antara kutub-kutub magnet, sebanding dengan kuat kutubnya masing-masing dan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya.

clip_image005

clip_image007

F = gaya tarik menarik/gaya tolak menolak dalam newton.

R = jarak dalam meter.

m1 dan m2 kuat kutub magnet dalam Ampere-meter.clip_image009

clip_image0110 = permeabilitas hampa.

Nilai clip_image013= 107 Weber/A.m

Nilai permeabilitas benda-benda, ternyata tidak sama dengan permeabilitas hampa.

Perbandingan antara permeabilitas suatu zat debgan permeabilitas hampa disebut permeabilitas relatif zat itu.

mrclip_image015

clip_image011[1]r = Permeabilitas relatif suatu zat.

clip_image011[2] = permeabilitas zat itu

clip_image011[3]0 = permeabilitas hampa.

PENGERTIAN MEDAN MAGNET.

Medan magnet adalah ruangan di sekitar kutub magnet, yang gaya tarik/tolaknya masih dirasakan oleh magnet lain.

Kuat Medan ( H ) = ITENSITY.

Kuat medan magnet di suatu titik di dalam medan magnet ialah besar gaya pada suatu satuan kuat kutub di titik itu di dalam medan magnet m adalah kuat kutub yang menimbulkan medan magnet dalam Ampere-meter. R jarak dari kutub magnet sampai titik yang bersangkutan dalam meter. dan H = kuat medan titik itu dalam : clip_image017 atau dalam clip_image019

Garis Gaya.

Garis gaya adalah : Lintasan kutub Utara dalam medan magnet atau garis yang bentuknya demikian hingga kuat medan di tiap titik dinyatakan oleh garis singgungnya.

Sejalan dengan faham ini, garis-garis gaya keluar dari kutub-kutub dan masuk ke dalam kutub Selatan. Untuk membuat pola garis-garis gaya dapat dengan jalan menaburkan serbuk besi disekitar sebuah magnet.

Gambar pola garis-garis gaya.

clip_image020

Rapat Garis-Garis Gaya ( FLUX DENSITY ) = B

Definisi : Jumlah garis gaya tiap satuan luas yang tegak lurus kuat medan.

clip_image022

Kuat medan magnet di suatu titik sebanding dengan rapat garis-garis gaya dan berbanding terbalik dengan permeabilitasnya.

clip_image024

clip_image026

B = rapat garis-garis gaya.

clip_image011[4] = Permeabilitas zat itu.

H = Kuat medan magnet.

catatan : rapat garis-garis gaya menyatakan kebesaran induksi magnetik.

Medan magnet yang rapat garis-garis gayanya sama disebut : medan magnet serba sama ( homogen )

clip_image028

Bila rapat garis-garis gaya dalam medan yang serba sama B, maka banyaknya garis-garis gaya ( clip_image030clip_image009[1] ) yang menembus bidang seluar A m2 dan mengapit sudut clip_image032 dengan kuat medan adalah : clip_image030[1] = B.A Sinclip_image032[1] Satuanya : Weber.

Diamagnetik Dan Para Magnetik.

Sehubungan dengan sifat-sifat kemagnetan benda dibedakan atas Diamagnetik dan Para magnetik.

Benda magnetik : bila ditempatkan dalam medan magnet yang tidak homogen, ujung-ujung benda itu mengalami gaya tolak sehingga benda akan mengambil posisi yang tegak lurus pada kuat medan. Benda-benda yang demikian mempunyai nilai permeabilitas relatif lebih kecil dari satu. Contoh : Bismuth, tembaga, emas, antimon, kaca flinta.

Benda paramagnetik : bila ditempatkan dalam medan magnet yang tidak homogen, akan mengambil posisi sejajar dengan arah kuat medan. Benda-benda yang demikian mempunyai permeabilitas relatif lebih besar dari pada satu. Contoh : Aluminium, platina, oksigen, sulfat tembaga dan banyak lagi garam-garam logam adalah zat paramagnetik.

Benda feromagnetik : Benda-benda yang mempunyai effek magnet yang sangat besar, sangat kuat ditarik oleh magnet dan mempunyai permeabilitas relatif sampai beberapa ribu. Contoh : Besi, baja, nikel, cobalt dan campuran logam tertentu ( almico )

MEDAN MAGNET DI SEKITAR ARUS LISTRIK.

Percobaan OERSTED

Di atas jarum kompas yang seimbang dibentangkan seutas kawat, sehingga kawat itu sejajar dengan jarum kompas. jika kedalam kaewat dialiri arus listrik, ternyata jarum kompas berkisar dari keseimbangannya.

Kesimpulan : Disekitar arus listrik ada medan magnet.

clip_image033

Cara menentukan arah perkisaran jarum.

a. Bila arus listrik yang berada anatara telapak tangan kanan dan jarum magnet mengalir dengan arah dari pergelangan tangan menuju ujung-ujung jari, kutub utara jarum berkisar ke arah ibu jari.

b. Bila arus listrik arahnya dari pergelangan tangan kanan menuju ibu jari, arah melingkarnya jari tangan menyatakan perkisaran kutub Utara.

Pola garis-garis gaya di sekitar arus lurus.

Pada sebidang karton datar ditembuskan sepotong kawat tegak lurus, di atas karbon ditaburkan serbuk besi menempatkan diri berupa lingkaran-lingkaran yang titik pusatnya pada titik tembus kawat.

clip_image034

Kesimpulan : Garis-garis gaya di sekitar arus lurus berupa lingkaran-lingkaran yang berpusatkan pada arus tersebut.

Cara menentukan arah medan magnet

Bila arah dari pergelangan tangan menuju ibu jari, arah melingkar jari tangan menyatakan arah medan magnet.

HUKUM BIOT SAVART.

Definisi : Besar induksi magnetik di satu titik di sekitar elemen arus, sebanding dengan panjang elemen arus, besar kuat arus, sinus sudut yang diapit arah arus dengan jaraknya sampai titik tersebut dan berbanding terbalik dengan kwadrat jaraknya.

clip_image036B = k . clip_image038

clip_image039 k adalah tetapan, di dalam sistem Internasional

k = clip_image041 = 10-7 clip_image043

Vektor B tegak lurus pada l dan r, arahnya dapat ditentukan denagan tangan kanan. Jika l sangat kecil, dapat diganti dengan dl.

dB = clip_image041[1] clip_image038[1]

Persamaan ini disebut hukum Ampere.

INDUKSI MAGNETIK

Induksi magnetik di sekitar arus lurus.

clip_image046

Besar induksi magnetik di titik A yang jaraknya a dari kawat sebanding dengan kuat arus dalam kawat dan berbanding terbalik dengan jarak titik ke kawat.

B = clip_image048 . clip_image050

B dalam W/m2

I dalam Ampere

a dalam meter

Kuat medan dititik H = clip_image052 = clip_image054 = clip_image056

mr udara = 1

clip_image057

Jika kawat tidak panjang maka harus digunakan Rumus : clip_image059

Induksi Induksi magnetik di pusat arus lingkaran.

clip_image060

Titik A berjarak x dari pusat kawat melingkar besarnya induksi magnetik di A dirumuskan :

Jika kawat itu terdiri atas N lilitan maka :

B = clip_image048[1] . clip_image062 atau B = clip_image048[2] . clip_image064

Induksi magnetik di pusat lingkaran.

Dalam hal ini r = a dan a = 900

Besar induksi magnetik di pusat lingkaran.

B = clip_image048[3] . clip_image066

B dalam W/m2.

I dalam ampere.

N jumlah lilitan.

a jari-jari lilitan dalam meter.

Arah medan magnetik dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan.

clip_image067

Jika arah arus sesuai dengan arah melingkar jari tangan kanan arah ibu jari menyatakan arah medan magnet.

Solenoide

Solenoide adalah gulungan kawat yang di gulung seperti spiral.

Bila kedalam solenoide dialirkan arus listrik, di dalam selenoide terjadi medan magnet dapat ditentukan dengan tangan.

Gambar :

clip_image068

Besar induksi magnetik dalam solenoide.

clip_image069

Jari-jari penampang solenoide a, banyaknya lilitan N dan panjang solenoide 1. Banyaknya lilitan pada dx adalah : clip_image071 atau n dx, n banyaknya lilitan tiap satuan panjang di titik P.

Bila 1 sangat besar dibandingkan dengan a, dan p berada di tengah-tengah maka a1= 0 0 dan a2 = 180 0

Induksi magnetik di tengah-tengah solenoide :

clip_image073

clip_image075

Bila p tepat di ujung-ujung solenoide a1= 0 0 dan a2 = 90 0

clip_image077

clip_image079

Toroida

Sebuah solenoide yanfg dilengkungkan sehingga sumbunya membentuk lingkaran di sebut Toroida.

Bila keliling sumbu toroida 1 dan lilitannya berdekatan, maka induksi magnetik pada sumbu toroida.

clip_image081

n dapat diganti dengan clip_image083

N banyaknya lilitan dan R jari-jari toroida.

POLARISASI CAHAYA

Polarisasi

Jenis polarisasi melingkar dari gelombang cahaya, dengan medan E (hijau) dan medan H (merah), dan arah rambatan ke atas

Polarisasi cahaya atau polarisasi optik adalah salah satu sifat cahaya yang bergerak secara oscillasi dan menuju arah tertentu. Karena cahaya termasuk gelombang elektromagnetik, maka cahaya ini mempunyai medan listrik, E dan juga medan magnet, H yang keduanya saling beroscilasi dan saling tegak lurus satu sama lain, serta tegak lurus terhadap arah rambatan (lihat gambar).

Cahaya juga dikategorikan sebagai gelombang transversal; yang berarti bahwa cahaya merambat tegak lurus terhadap arah oscilasinya. Adapun syaratnya adalah bahwa gelombang tersebut mempunyai arah oscilasi tegak lurus terhadap bidang rambatannya. Gelombang bunyi, berbeda dengan gelombang cahaya, tidak dapat terpolarisasi sehingga dia bukan gelombang transversal.

Suatu cahaya dikatakan terpolarisasi apabila cahaya itu bergerak merambat ke arah tertentu. Arah polarisasi gelombang ini dicirikan oleh arah vektor bidang medan listrik gelombang tersebut serta arah vektor bidang medan magnetnya.

Beberapa macam / jenis polarisasi: polarisasi linear, polarisasi melingkar, polarisasi ellips. Gelombang dengan polarisasi melingkar dan polarisasi ellips dapat diuraikan menjadi 2 gelombang dengan polarisasi tegak lurus. Polarisasi linear terjadi ketika cahaya merambat hanya dengan satu arah yang tegak lurus terhadap arah rambatan atau bidang medan listriknya.

> Polarisasi Cahaya

Polarisasi adalah peristiwa penyerapan arah bidang getar dari gelombang. Gejala polarisasi hanya dapat dialami oleh gelombang transversal saja, sedangkan gelombang longitudinal tidak mengalami gejala polarisasi. Fakta bahwa cahaya dapat mengalami polarisasi menunjukkan bahwa cahaya merupakan gelombang transversal.
Pada umumnya, gelombang cahaya mempunyai banyak arah getar.  Suatu gelombang yang mempunyai banyak arah getar disebut gelombang tak terpolarisasi, sedangkangelombang yang memilki satu arah getar disebut gelombang terpolarisasi.
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.
Sinar alami seperti sinar Matahari pada umumnya adalah sinar yang tak terpolarisasi. Sinar tak terpolarisasi dilambangkan sedangkan sinar yang terpolarisasi dilambangkan atau . 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 57o, 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
2. Polarisasi karena Pemantulan dan Pembiasan
Berdasarkan hasil eksperimen yang dilakukan para ilmuwan Fisika menunjukkan bahwa polarisasi karena pemantulan dan pembiasan dapat terjadi apabila cahaya yang dipantulkan dengan cahaya yang dibiaskan saling tegak lurus atau membentuk sudut 90o.
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 : iw + 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. Besarnya sudut perubahan arah polarisasi cahaya