Teori Singkat Difraksi Cahaya yang Mudah Dipahami

Sebuah gelombang yang merambat (menjalar) dalam sebuah medium dapat mengalami peristiwa lenturan. Apabila gelombang itu sampai pada sebuah celah, dapat berupa betul-betul celah atau bahkan berupa sebuah atom. Dalam peristiwa difraksi cahaya gelombang oleh sebuah celah, arah gelombang datang akan dihamburkan kedalam semua arah. Sehingga celah itu seolah – olah merupakan sumber gelombang baru yang menghasilkan gelombang yang merambat kesegala arah (Suroso,2002: 282).

Menurut optika geometric, bila sebuah benda tidak tembus cahaya ditempatkan diantara sumber cahaya titik dan layar, maka bayangan benda itu akan membentuk sebuah garis tajam yang sempurna. Sama sekali tidak ada cahaya menumbuk layar itu di titik-titik tersebut, kawasan diluar bayangan itu diterangi secara homogen. Sifat gelombang dari cahaya tidak dapat dipahami dengan optika geometric sederhana. Segolongan dengan efek penting itu terjadi bila cahaya menumbuk sebuah rintangan yang mempunyai celah atau tepi. Pola interferensi yang seperti ini dikelompokkan dalam topic difraksi. Jika kedua sumber cahaya titik dan layar secara relative dekat dengan rintangan yang membentuk pola difraksi itu, maka hal ini dikenal dengan difraksi medan dekat atau difraksi frensel (frensel diffraction). Jika sumber rintangan dan layar cukup jauh, maka fenomena ini dikenal dengan difraksi medan jauh atau difraksi fraunhofer (fraunhofer diffraction) ( Young and Freedman, 2003 : 616-618).

Difraksi franhoufer celah tunggal

Ketika sinar cahaya sejajar dengan panjang gelombang datang tegak lurus terhadap sebuah celah dengan lebar D, suatu pola difraksi tampak dibelakang celah tersebut. Pada sebuah layar yang sangat jauh, daerah gelap yang penuh tampak sinar yang m enembus lurus, dimana berlaku persamaan:

          (1)

disini, M’ = ±1, ±2, ±3,dst adalah bilangan orde dari garis gelap difraksi minimum. Polanya terdiri dari sebuah garis terang pusat lebar yang diapit pada kedua sisinya oleh garis-garis gelap dan terang secara bergantian  (Frederick, 2002)

Apabila cahaya datang pada celah tunggal yang lebarnya a, pola intensitas pada layar yang jauh menunjukkan maksimum difraksi tengah lulus yang mengecil menjadi nol pada suatu sudut θ yang diberikan oleh:

a sin θ = n λ               (2)

besaran a sin θ merupakan perbedaan lintasan antara cahaya yang meninggalkan bagian atas celah dan sinar yang meninggalkan bagian bawah celah. Pada setiap sisi maksimum tengah terdapat maksima sekunder dengan intensitas yang jauh lebih lemah. Jarak y maksimum tengah ke minimum difraksi pertama dihubungkan dengan sudut θ dan jarak L dari celah ke layar oleh :

              (3)

karena sudut ini sangat kecil, maka tan θ≈sin⁡θ maka, sesuai dengan persamaan (1.3), diperoleh;

           (4)

Difraksi pada celah ganda

Apabila terdapat dua celah atau lebih, pola intensitas pada layar yang jauh merupakan suatu pola gabungan pola difraksi celahh tunggal dan pola interferensi celah majemuk. Pola intensitas pada layar yang jauh, dari celah yang jara pisah d sama dengan 10 kali lebar a setiap celah. Pola ini sama dengan pola dua celah yang sangat sempit kecuali bahwa jika celah ini dimodulasi oleh pola difraksi celah tunggal. 

Dengan kata lain, intensitas akibat setiap celah secara sendiri – sendiri tidak lagi konstan tetapi menurun terhadap sudut. Pada jarak yang sangat jauh dari celah, garis-garis dari suatu celah ke titik P pada layar akan hampir sejajar dan perbedaan lintasan kira-kira d sin θ. Dengan demikian, diperoleh interferensi maksimum oleh suatu sudut yang diberikan  oleh:

d sin θ = m λ               (5)

untuk sudut yang sangat kecil, jarak yang diukur sepanjang jarak rumbai terang ke m diberikan oleh:

            (6)

d adalah jarak antar celah

Difraksi pada celah banyak

Pada eksperimen celah banyak, digunakan goresan – goresan dari sebuah mistar baja konvensional sebagai kisi refleksi. Panjang pola difraksi pada celah banyak digunakan persamaan:

             (7)

dimana d adalah jarak anatara dua goresan pada mistar baja, yaitu 1 mm ( Herman, 2016).

Demikian artikel tentang Teori Singkat Difraksi Cahaya, semoga bermanfaat bagi pembaca baik itu kalangan akademisi yang menggeluti bidang ilmu fisika ataupun kalangan masyarakat umum untuk menambah wawasan akan bidang ilmu lain.

Sumber Referensi

Bueche, Frederick. 2002. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh. Jakarta: Erlangga.

Herman dan Asisten LFD.2015. Penuntun Praktikum Fisika Dasar 2. Makassar: Universitas Negeri Makssar.

Suroso. 2002. Ensiklopedi Sains dan Kehidupan. Jakarta : Cv. Tarity Samudera Berlian.

Young,Freedman. 2001. Fisika Universitas Edisi Kesepuluh Jilid 1. Jakarta : Erlangga.