Kajian Teoritik Efek Doppler Terhadap Momentum dan Energi Foton Pada Metamaterial

BAB 1
PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Teori elektromagnetik menjelaskan mekanisme dan sifat-sifat yang ditimbulkan
dari interaksi cahaya (gelombang elektromagnetik) dengan material.Terdapat
beberapa sifat baru yang muncul sebagai akibat interaksi antara gelombang
elektromagnetik dengan material, yang ternyata telaahnya belum cukup
memuaskan bila hanya menggunakan teori optika konvensional.Berbagai rekayasa
materi telah dilakukan sehingga memiliki indeks bias negatif, membuat para
fisikawan berlomba ingin meneliti lebih dalam. Kenyataannya bahwa material
tersebut baru bekerja pada ranah mikro,hal inilah yang mendorong untuk
dilakukan penelitian mengkaji bahan berindeks bias negatif.Gelombang
elektromagnetik yang merambat melalui metamaterialharuslah mengalami
dispersi frekuensi, dengan nilai dielektrik ε dan permeabilitas μ yang negatif.
Secara teoretis, nilai negatif indeks bias bisa didapat jika kita mempunyai
material dengan konstanta dielektrik dan permeabilitas magnetik yang secara
bersamaan bernilai negatif. Konstanta dielektrik adalah konstanta yang mengukur
derajat polarisasi muatan listrik bila sebuah material dimasukkan ke dalam medan
listrik, sedangkan permeabilitas magnetik adalah konstanta yang mengukur derajat

magnetisasi sebuah benda bila dipengaruhi dalam suatu medan magnet.
Dalam pengembangan material yang mempunyai indeks bias negatif kita
harus mampu meninjau karakteristik, serta fenomena apa saja yang terjadi pada
metamaterial tersebut. Sehingga kita dapat memanfaatkan sifat-sifat dari pada
metamaterial itu dengan maksimal dan mencakupi segala aspek teknologi.
Oleh karena itu penulisakan mencoba untuk membahas dan menjabarkan
cara kerja Efek Doppler pada metamaterial dan perilakunya terhadap partikelpartikel cahaya sehingga penelitian ini diberi judul “Kajian Teoritik Efek
Doppler terhadap Momentum dan Energi Foton pada Metamaterial”.

Universitas Sumatera Utara

2
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dikemukakanmaka dapatdirumuskan
beberapa permasalahan yang akan diselesaikan, yaitu sebagai berikut:
1. Bagaimana perilaku foton berinteraksi dengan material yang memiliki indeks
bias negatif ?
2. Bagaimana pengaruh Efek Doppler dalam kaitannya terhadap momentum dan
energi hasilinteraksi foton dengan material berindeks bias negatif ?

1.3. Batasan Masalah
Adapun permasalahandalam penelitian ini dibatasi pada:
1. Perhitungan pada metamaterial menggunakan Transformasi Lorentz untuk
mendapatkan variabel dari Efek Doppler.
2. Perhitungan momentum dan energi hasil interaksi foton dengan metamaterial
menggunakan kondisi non-relativistik
3. Perhitungan metamaterial tanpa adanya absorbsi (penyerapan).

1.4. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah:
1. Mengetahui hubungan frekuensi keluaran dan kecepatan benda metamaterial
pada indeks bias tertentu
2. Mengetahui faktor Efek Doppler pada metamaterial serta hubungannya dengan
energi, momentum, dan panjang gelombang.
3. Mengetahui perilaku dari suatu metamaterial

1.5. Manfaat Penelitian
Keberhasilan dalam penelitian ini dapat memberi manfaat, diantaranya :
1.

Mengetahui fenomena yang terjadi pada suatu metamaterial.

Universitas Sumatera Utara

3
2.

Mampu mendeteksi keberadaan suatu benda yang terselubung di dalam
metamaterial

3.

Memberikan sumbangan ide dan sumber wawasan untuk perkembangan
IPTEK

1.6. Metodologi Penelitian
Dalam penelitian ini digunakan Metode Efek Doppler (Doppler Shift) di dalam
metamaterial , dengan variasi perhitungan matematis sebagai berikut :

1. Pertama sekali dihitung komponen - komponen sumber cahaya, seperti

frekuensi, panjang gelombang, energy dan momentum foton.

2. Kemudian saat cahaya mengenai metamaterial, maka akan terjadi refleksi
dan transmisi. Dengan Transformasi Lorentz didapatkan nilai Efek
Doppler.

3. Setelah didapatkan nilai Efek Doppler (frekuensi akhir yang diterima
pengamat), kemudian dimasukkan ke dalam rumusan Energi dan
Momentum Foton.

Universitas Sumatera Utara