a. Antena WIFI yang lebih baik.
Intelektual Ventures Nathan Myhrvold baru-baru ini menemukan antena metamaterials, yang akan membantu meningkatkan bandwith koneksi internet
anda. Masing-masing unsure antena metamaterial dapat disetel untuk mengarahkan gelombang radio.Demikian juga, ini berarti ponsel yang lebih baik
karena menghemat energi.Dan di sisi operator ponsel ini berarti membuat transceiving data yang lebih hemat daya.
b. Membalik Arah Waktu
Salah satu teori liar yang juga berkembang karena hadirnya metamaterial adalah proses untuk membalik arah waktu. Seperti kita ketahui, jika anda menjatuhkan
handphone anda dan kemudian pecah berantakan, sedikit yang bisa anda lakukan. Namun dengan metamaterial, sebuah benda bisa dipasang semacam blue print
komponennya atau semacam DNA teknis.Hal ini memungkinkan rekonstruksi ulang handphone anda ke keadaan semula.Bukan dengan merakit ulang
komponennya namun dengan membalik karakteristik bahannya pada level mikroskopis. Rafly Al-Farizi M. 2013
2.2 Efek Doppler
Hukum Doppler banyak diaplikasikan dalam praktek kedokteran.Doppler menjelaskan sebuahfenomena peningkatan kuatnya bunyi berhubungan dengan
jarak sumber bunyi denganpendengar. Bila salah satu atau kedua unsur, baik sumber bunyi maupun pendengar mendekat,maka bunyi akan terdengar menguat.
Gambar2.1.Ilustrasi Efek Doppler dari bunyi sebuah mobil.Bunyi melemah saatbenda saling menjauh, dan bertambah kuat saat saling mendekat.
8
Universitas Sumatera Utara
Konsep Fisika klasik, memperhitungkan aspek kecepatangerakan dan jarak, namun mengabaikan penyebab utama dari menguat dan melemahnya bunyi.Saat
pendengar dengan sumber bunyi mendekat, maka terjadi pemampatan gelombang yangberakibat pada peningkatan frekuensi.Sebaliknya bila pendengar dan sumber
bunyi menjauh,maka terjadi regangan gelombang yang berakibat pada penurunan frekuensi.Kesimpulan yangdiperoleh adalah efek Dopler disebabkan oleh
peningkatan dan penurunan frekuensi. Dengan katalain, kuat lemahnya bunyi dipengaruhi oleh perubahan frekuensi dari gelombang bunyi, bukandisebabkan
oleh pergerakan sumber bunyi atau pendengar. Waigh T. 2007 Dalam hal ini Efek Doppler digunakan untuk diteliti pengaruh momentumnya.
Karena bunyi dihasilkan oleh getaran, sedangkan getaran dapat ditimbulkan melalui momentum.Pergeseran Doppler terbalik telah diamati dalam berbagai
sistem seperti film tipis magnetik, kristal fotonik, jalur transmisi dan metamaterials akustik. Dalam media dispersif, yang disebut efek Doppler
kompleks terjadi, ketika sumber monokromatik menghasilkan mode gelombang beberapa frekuensi. Ziemkiewicz.D, 2015
Pergeseran Doppler diselidiki dalam sistem satu dimensi dengan sumber bergerak. Teoretis temuan dengan simulasi numerik gelombang optik dan akustik dalam
model metamaterial sederhana, menunjukkan pergeseran terbalik dan keberadaan beberapa frekuensi. Dalam sistem ini, bertentangan dengan materi positif,
frekuensi sinyal yang dipancarkan oleh sumber bergerak mendekati pengamat berkurang dengan sinyal dari sumbernya. Fenomena yang terjadi untuk benda
elektromagnetik serta gelombang suara, telah diamati dalam berbagai sistem, termasuk kristal fotonik , film tipis magnetik, jalur transmisi dan akustik
metamaterial.Ziemkiewicz.Dand Zielinska.S, 2014 Untuk mengukur pergeseran Doppler dari sinar yang dipantulkan dari cermin
bergerak dapat juga dilakukan dengan menghubungkannya dan melihat kecepatan cermin sesaat V t, yang sesuai dengan lebar d t, dan indeks bias n dari slab
dielektrik. Di sini pelat sejajar slab telah digantikan oleh prisma 90º untuk menghindari penggunaan pelapis antireflection. R. A. Shelby, 2001
Sedangkan untuk kasus lensa optik telah selama berabad-abad menjadi salah satu alat utama para ilmuwan. Operasi mereka adalah memahami dasar optik klasik
9
Universitas Sumatera Utara
diantaranya: permukaan melengkung memfokuskan cahaya berdasarkan kontras indeks bias. Keterbatasan mereka ditentukan oleh gelombang optik. Lensa dapat
memfokuskan cahaya ke daerah yang lebih kecil dari panjang gelombang persegi. Apa yang ada baru hanya untuk membuatoles lensa lebih sempurna dan
menciptakan dielektrik yang jauh lebih baik.Pendry.J.B,2000 Adapun metode lainnya, ketika pulsa cahaya terpantul dari cermin, energi dan
momentum dipertukarkan antara medan elektromagnetik dan media material. Perubahan mengakibatkan energi foton tercermin secara langsung berkaitan
dengan pergeseran Doppler yang timbul dari perubahan keadaan gerak cermin. Demikian pula, pergeseran Doppler dari foton yang terserap adalah erat dengan
energi kinetik dan momentum diperoleh pada absorber dalam interaksinya. Pergeseran Doppler menghasilkan nilai untuk bertukar energi dan momentum
yang identik dengan yang diperoleh dari persamaan Maxwell dan hukum Lorentz, meskipun faktnyaa bahwa basis fisik dari dua metode yang berbeda secara
fundamental. Di sini kita menerapkan argumen pergeseran Doppler yang teredam olehreflektor parsial yang menyerap sebagian kecil dari insiden ringan, dan
menyimpulkan dalam proses tersebut besarnya momentum foton dalam media yang diredam. Mansuripur.Mand Zakharian .R.A, 2012
Kemudian dengan cara baru dalam metamaterial dengan permitivitas negatif dan permeabilitas, kita dapat mengeksplorasi, yaitu menggunakan alat numerik
analisis, gelombang elektromagnetik interaksi dengan inklusi logam tertentu dengan berbagai bentuk, yang ketika tertanam dalam suatu medium, dapat
menyebabkan medium menimbulkan parameter material yang negatif.Engheta.N, 2000
Interaksi cahaya dengan media yang bahan melibatkan pertukaran energi, momentum, dan momentum sudut AM. Secara umum hukum Lorentz, juga
dikenal sebagai persamaan gaya-density Einstein-Laub, dengan persamaan yang sesuai pada torsi dan momentum elektro-magnetikEM, dapat digunakan untuk
menganalisis transfer momentum dari radiasi dengan materi, atau sebaliknya. Sebuah metode alternatif yang kuat untuk menganalisis masalah tersebut
didasarkan pada fenomena pergeseran Doppler, yang berkaitan antara 10
Universitas Sumatera Utara
perubahanfrekuensi foton dengan jumlah energi dan momentum antara cahaya dan materi.
Kita menggunakan metode Doppler-shift untuk menurunkan tekanan radiasi dan momentumcahaya. Dengan metode inikita dapat memperluas teknik
untuk analisis sudut pertukaran momentum antara monokromatik, pulsa cahaya sirkuler terpolarisasi dan berbagai benda berputar. Medium yang homogen,
isotropik, media linear biasanya ditentukan dalam hal yang relatif permitivitas ε ω dan permeabilitas μ ω, di mana ω adalah frekuensi eksitasi.Untuk media
transparan, κ≈0 dan indeks bias n bernilai real yang terkadang dilambangkan
dengan n dan disebut sebagai indeks fase. Jika kedua μ ω dan ε ω kebetulan
bernilai real dan negatif dalam beberapa rentang frekuensi, indeks biasn juga akan negatif; Bahan ini kemudian disebut sebagai media negatif-indeks NIM. Sebuah
pulsa cahaya dari ω
o
dengan frekuensi pusat yang menyebar secara transparan Mansuripur.M, 2012
2.2.1 Efek Doppler pada Gelombang Mekanik
Efek Doppler, dinamakan mengikuti tokoh fisika, Christian Andreas Doppler, adalah perubahan frekuensi atau panjang gelombang dari sebuah sumber
gelombang yang diterima oleh pengamat, jika sumber suaragelombang tersebut bergerak relatif terhadap pengamatpendengar.
Untuk gelombang yang umum dijumpai, seperti gelombang suara yang menjalar dalam medium udara, perhitungan dari perubahan frekuensi ini,
memerlukan kecepatan pengamat dan kecepatan sumber relatif terhadap medium di mana gelombang itu disalurkan.Rumus ini ada dua, dimana yang satu tidak di
pengaruhi oleh angin, dan yang satu lagi dipengaruhi oleh angin.
2.2.1.1 Gelombang Mekanik tanpa Pengaruh Angin
Rumusan berikut menunjukkan frekuensi yang diterima pengamat apabila pengaruh angin diabaikan
�
�
= �
�+�
�
�+�
�
� �
�
2.1 11
Universitas Sumatera Utara
2.2.1.2 Gelombang Mekanik dengan Pengaruh Angin
Rumusan ini menunjukkan frekuensi yang diterima pengamat apabila pengaruh
angin diperhitungkan
�
�
= �
�+�
�
+ �
�
�+�
�
+ �
�
� �
�
2.2
2.2.2 Efek Doppler pada Gelombang Elektromagnetik
Seperti gelombang-gelombang anggota spektrum elektromagnetik lainnya, diruang hampa vakum cahaya merambat dengan laju c yang dirumuskan dengan
� = �
� �
2.3 dengan
μ adalah permeabilitas
vakum = 4π × 10
-7
WbA.m dan ε
adalah permitivitas vakum = 8,85418 × 10
-12
C
2
N.m
2
, diperoleh nilai laju cahaya adalah c = 2,99792 × 10
8
ms ≈ 3 × 10
8
ms. Sebagai gelombang, cahaya juga mengalami efek Doppler, yaitu
pergeseran frekuensi akibat gerak relatif antara sumber cahaya dan pengamat. Frekuensi cahaya yang diterima pengamat akibat efek Doppler f
p
dapat didekati dengan rumus:
�
�
≈ �
�±�
�
�
� �
�
2.4 Dengan c adalah laju cahaya, f
s
adalah frekuensi cahaya sedangkan v
s
adalah laju relatifsumber cahaya terhadap pengamat.Nilai v
s
positif jika gerak relatif itu bersifat makin mendekat dan bernilai negatif jika gerak relatif itu
bersifat menjauh. Persamaan di atas berlaku juga untuk gelombang elektromagnetik lain, seperti gelombang radio dan gelombang mikro.
Efek Doppler ini menjadi pertimbangan penting di bidang astronomi untuk menganalisis data observasi para astronom.Dengan mengamati warna cahaya
bintang-bintang jauh dapat disimpulkan apakah bintang itu bergerak mendekat ataukah menjauhi kita. Miftah Ayip, 2011
2.3 Hukum Snellius dan Refleksi Fresnel
12
Universitas Sumatera Utara
Pembiasan cahaya pada antarmuka antara dua medium dengan indeks bias berbeda, dengan n
2
n
1
. Karena kecepatan cahaya lebih rendah di medium kedua v
2
v
1
, sudut bias θ
2
lebih kecil dari sudut datang θ
1
; dengan kata lain, berkas di medium berindeks lebih tinggi lebih dekat ke garis normal.
Hukum Snellius adalah rumus matematika yang memberikan hubungan antara sudut datang dan sudut bias pada cahaya atau gelombang lainnya yang
melalui batas antara dua medium isotropik berbeda, seperti udara dan gelas. Nama hukum ini diambil dari matematikawan Belanda Willebrord Snellius, yang
merupakan salah satu penemunya.Hukum ini juga dikenal sebagai Hukum Descartes atau Hukum Pembiasan.
Hukum ini menyebutkan bahwa nisbah sinus sudut datang dan sudut bias adalah konstan, yang tergantung pada medium. Perumusan lain yang ekivalen
adalah nisbah sudut datang dan sudut bias sama dengan nisbah kecepatan cahaya pada kedua medium, yang sama dengan kebalikan nisbah indeks bias.
Christiaan Huygens menjelaskan hukum Snellius dari penurunan prinsip Huygens tentang sifat cahaya sebagai gelombang.Hukum Snellius dikatakan,
berlaku hanya pada medium isotropik atau teratur pada kondisi cahaya monokromatik yang hanya mempunyai frekuensi tunggal, sehingga bersifat
reversibel.
Gambar 2.2 Pembiasan material dari udara ke material yang mempunyai indeks bias positif kiri. Pembiasan material dari udara ke material yang
mempunya indeks bias negatif kanan.
Dalam teori optika, laju cahaya di dalam medium seperti misalnya kaca, air, atau udara ditentukan oleh indeks bias n, yang didefinisikan sebagai
n = -1 13
Universitas Sumatera Utara
perbandingan laju cahaya dalam ruang hampa terhadap laju tersebut dalam medium,
� =
� �
2.5 Sedangkan bila ditelaah berdasarkan persamaan Maxwell diperoleh indeks bias,
�
2
= ��
2.6 dengan
ε adalah permitivitas relatif bahan dan μ adalah permeabilitas relatif bahan. Pada material biasa,
ε dan μ selalu bernilai positif, sehingga indeks bias pada material tersebut adalah
� = √�� 2.7
Dengan demikian, pembiasan pada metamaterial berlawanan dengan arah pembiasan pada material biasa.
Persamaan Fresnel adalah deduksi matematis oleh Augustin Jean Fresnel hasil pengamatan perilaku gelombang cahayaketika merambat
antara medium yang mempunyai indeks bias yang berbeda. Persamaan Fresnel berlaku hanya pada indeks bias yang bernilai real, yaitu pada medium yang tidak
menyerap gelombang cahaya. Indeks bias dapat mempunyai nilai imajiner dan bernilai kompleks, seperti pada medium logam atau semikonduktor yang
menyerap gelombang cahaya. Fresnel memiliki pendapat bahwa pada saat suatu cahaya melalui medium
pertama melewati medium ke dua, maka cahaya trsebut akan mengalami refleksi dan refraksi transmisi di saat yang bersamaan. Hal ini berbeda dengan hukum
Snellius, bahwa partikel cahaya hanya membias pada kondisi yang sama.
Gambar 2.3 Pemantulan dan pembiasan cahaya berdasarkan Refleksi Fresnel
14
Universitas Sumatera Utara
Koefisien Reflektif � = [�
1
− �
2
] [ �
1
+ �
2
] ⁄
= � − 1
2.8 Reflektivitas
� = |�
2
| 2.9 Transmisivitas
� =
�
2
�
1
| �
2
| 2.10
2.4 Persamaan Maxwell
Kategori