Soal Uji Kompetensi Polarisasi Cahaya

Soal 1
Bila suatu berkas cahaya dijatuhkan pada permukaan kaca dengan indeks bias 1,54, sudut polarisasinya adalah . . . .
A. 52⁰
B. 53⁰
C. 57⁰
D. 60⁰
E. 63⁰

Jawab: C
Dengan menggunakan persamaan
Tan i_p = n₂/n₁ = n_kaca/n_ud = 1,54/1 = 1,54
i_p = 57⁰

Soal 2
Sebuah bejana gelas (n = 1,50) diisi air, kemudian suatu sinar didatangkan ke dalam bejana tersebut. arag sinar tersebut terpolarisasi ketika dipantulkan oleh dasar bejana, sudut datangnya sinar tersebut adalah . . . . (n_air = 4/3).
A. 48,36⁰
B. 61,22⁰
C. 79,23⁰
D. 85,24⁰
E. 89,36⁰

Jawab: D
Besarnya sudut polarisasi akibat pantulan dapat dicari dengan rumus tan i_p = n₂/n₁. Pada kasus ini karena polarisasi terjadi pada dasar bejana, maka n₁ = n_air = 4/3 dan n₂ = n_gelas = 1,50, maka
tan i_p = n₂/n₁ = 1,50/1,33
i_p = 48,36⁰

sudut ip ini adalah sama dengan sudut bias untuk sinar yang masuk dalam air (lihat gambar), r = 48,36⁰. Gunakan rumus Snellius untuk menghitung sudut datang i.
n_air sin r = n_udara sin i
(4/3) sin (48,36⁰) = (1) sin i
sin i = 0,9965
i = 85,24⁰

Soal 3

 Agar intensitas cahaya yang melalui polarisator dan analisator menjadi 20% intensitas mula-mula, sudut antara polarisator dan analisator adalah . . . .
A. 30⁰
B. 43⁰
C. 51⁰
D. 60⁰
E. 67⁰

Jawab: C
Ketika memasuki polarisator cahaya yang tidak terpolarisasi menjadi terpilarisasi, dalam hal ini intensitas cahaya menjadi setengah intensitas mula-mula, I = ½ I₀.
Ketika melewati analisator intensitas yang keluar dari analisator tergantung pada sudut antara analisator dengan polarisator yaitu
I’ = I cos² θ = ½ I₀ cos² θ
Karena I’ = 20% = 0,2I₀, maka
0,2I₀ = ½ I₀ cos² θ
0,2 = ½ cos² θ
Cos² θ = 0,4
Cos θ = 0,63
θ = 51⁰

Soal 4
Untuk menurunkan intesitas cahaya menjadi 1/9 bagiannya, sudut putar analisator terhadap kedudukan maksimumnya adalah . . . .
A. 61,87⁰
B. 65,20⁰
C. 69,53⁰
D. 70,53⁰
E. 73,12⁰

Jawab: A
Ketika melewati analisator intensitas yang keluar dari analisator tergantung pada sudut antara analisator dengan polarisator, yaitu:
I’ = I cos² θ = ½ I₀ cos² θ
Karena I’ = I₀/9, maka
I₀/9  = ½ I₀ cos² θ
cos² θ = 2/9
cos θ = √2/3
θ = 61,87⁰

Soal 5

Pada sistem di atas, jika I₂ = 1/8 I₀, maka nilai θ = . . . .
A. 45⁰
B. 50⁰
C. 53⁰
D. 60⁰
E. 63⁰

Jawab:
I₂ = I₁ cos²θ cos² (90 – θ) = ½ I₀ cos²θ cos² (90 – θ)
I₀/8 = ½ I₀ cos²θ sin² θ
I₀/8 = ½ I₀ (1/4) sin² 2θ
1 = sin² 2θ
2θ = 90⁰
θ = 45⁰

Soal 6
Tiga keping polaroid disusun sedemikian rupa sehingga intensitas gelombang cahaya yang keluar dari keping terakhir 1/32 intensitas sinar datang.

Anggap sinar datang tidak terpolarisasi dan anggap sumbu transmisi polaroid pertama sejajar dengan sumbu transmisi polaroid ketiga. Sudut antara sumbu transmisi polaroid pertama dan kedua adalah . . . .
A. 30⁰
B. 37⁰
C. 45⁰
D. 53⁰
E. 60⁰

Jawab:
Gambar di atas melukiskan intensitas cahaya yang keluar dari tiap polaroid. Intensitas yang keluar dari polaroid pertama:
I₁ = ½ I₀
Intensitas yang keluar dari polaroid kedua:
I₂ = I₁ cos² θ = ½ I₀ cos² θ
Intensitas yang keluar dari polaroid ketiga:
I₃ = I₂ cos² θ = ½ I₀ cos⁴ θ,
Karena I₃ = I₀/32, maka
I₃ =  ½ I₀ cos⁴ θ
I₀/32 = ½ I₀ cos⁴ θ
cos⁴ θ = 1/16
cos θ = ½
θ = 60⁰
jadi, sudut antara sumbu transmisi polaroid 1 dan 2 adalah 60⁰.