Polarisasi adalah bukti definitif bahwa cahaya adalah gelombang transversal, yang berarti osilasi medan listrik dan medan magnetnya tegak lurus terhadap arah perambatannya. Polarisasi adalah proses membatasi osilasi vektor medan listrik cahaya ke satu atau beberapa arah tertentu.

1. Cahaya Tak Terpolarisasi vs. Terpolarisasi

• Cahaya Tak Terpolarisasi: Vektor medan listrik bergetar ke segala arah tegak lurus terhadap arah rambat (seperti cahaya matahari atau lampu pijar biasa).
• Cahaya Terpolarisasi Linier: Vektor medan listrik hanya bergetar pada satu bidang atau satu arah saja.

2. Metode Polarisasi

Polarisasi dapat dihasilkan melalui empat mekanisme utama:

a. Penyerapan Selektif (Polaroid)

Menggunakan bahan yang memiliki molekul rantai panjang yang sejajar (seperti kacamata Polaroid). Bahan ini secara selektif menyerap komponen medan listrik yang sejajar dengan rantai molekulnya, hanya meneruskan komponen yang tegak lurus (sumbu transmisi).

• Hukum Malus: Menjelaskan intensitas cahaya ($I$) yang ditransmisikan setelah melewati analisator (polaroid kedua).$$I = I_0 \cos^2 \theta$$
  • $I_0$: Intensitas cahaya terpolarisasi yang datang pada analisator.
  • $\theta$: Sudut antara sumbu polarisasi cahaya datang dan sumbu transmisi analisator.

b. Pemantulan (Sudut Brewster)

Ketika cahaya tak terpolarisasi jatuh pada permukaan non-logam (seperti air atau kaca), cahaya yang dipantulkan akan terpolarisasi sebagian. Pada sudut datang spesifik, polarisasi menjadi sempurna.

• Sudut Brewster ($\theta_p$): Sudut datang di mana sinar pantul terpolarisasi sempurna (linier) dan tegak lurus terhadap sinar bias.$$\tan \theta_p = \frac{n_2}{n_1}$$
  • $n_1$: Indeks bias medium datang.
  • $n_2$: Indeks bias medium bias.

c. Pembiasan Ganda (Birefringence)

Terjadi pada kristal tertentu (misalnya kalsit). Cahaya terbagi menjadi dua sinar terpolarisasi linier yang bergerak dengan kecepatan berbeda di dalam kristal: sinar luar biasa (extraordinary ray) dan sinar biasa (ordinary ray).

d. Hamburan

Ketika cahaya melewati partikel-partikel kecil (seperti molekul udara), cahaya dihamburkan. Cahaya yang dihamburkan pada sudut $90^\circ$ terhadap sinar datang akan terpolarisasi linier. Ini menjelaskan mengapa langit biru (hamburan) dan mengapa kacamata Polaroid mengurangi silau (pemantulan).

---

🌈 Dispersi Cahaya

Dispersi adalah fenomena di mana cahaya polikromatik (cahaya majemuk, seperti putih) diuraikan menjadi komponen panjang gelombang (warna) penyusunnya ketika melewati medium transparan.

1. Ketergantungan Indeks Bias

Dispersi terjadi karena indeks bias ($n$) suatu materi transparan adalah fungsi dari panjang gelombang ($\lambda$) cahaya yang melewatinya: $n = f(\lambda)$.

• Kecepatan cahaya ($v$) dalam medium adalah $v = c/n$. Karena $n$ berbeda untuk setiap warna, $v$ juga berbeda.
• Pada sebagian besar materi, semakin pendek panjang gelombang, semakin besar indeks biasnya.$$n_{\text{ungu}} > n_{\text{biru}} > n_{\text{hijau}} > \dots > n_{\text{merah}}$$

2. Penguraian oleh Prisma

Ketika cahaya putih melewati prisma, cahaya dibiaskan dua kali. Karena $n_{\text{ungu}}$ terbesar, cahaya ungu dibelokkan paling jauh. Karena $n_{\text{merah}}$ terkecil, cahaya merah dibelokkan paling sedikit.

• Sudut Deviasi ($\delta$): Sudut total pembelokan sinar.
• Sudut Dispersi ($\phi$): Selisih sudut deviasi antara dua panjang gelombang:$$\phi = \delta_{\text{ungu}} – \delta_{\text{merah}}$$

3. Kromatik Aberasi

Dispersi adalah penyebab utama dari aberasi kromatik pada lensa, di mana lensa gagal memfokuskan semua warna ke titik yang sama, menghasilkan tepi berwarna pada bayangan. Hal ini diatasi dengan menggunakan sistem lensa gabungan (lensa akromatik).

---

Dengan pembahasan lengkap mengenai Interferensi, Difraksi, Polarisasi, dan Dispersi, Anda telah mencakup seluruh materi inti dari Optika Fisis!