A.  Pengertian Difraksi

Difraksi  merupakan  gejala  pembelokan  cahaya  bila  mengenai  suatu celah  sempit.  Semakin  sempit  celah  yang  dilalui  cahaya,  semakin  dapat menghasilkan perubahan arah penjalaran cahaya yang semakin lebar. Penghalang misalnya tepi celah, kawat atau benda-benda lain yang bertepi tajam.  Difraksi  cahaya  adalah  peristiwa  penyebaran  atau  pembelokan gelombang oleh celah sempit sebagai penghalang

Disini  terlihat  perumusan  bahwa  cahay  bergerak  lurus  itu  gagal. Penghalang  ini  hanya  dapat  meneruskan  sebagian  kecil  dari  gelombang; yang  dapat  melalui  lubang  celah  dapat  terus,  yang  lainnya  berhenti atau kembali.

Cahaya  masuk  melalui  celah  yang  cukup  lebar  akan  membentuk bayangan  geometris  pada  layar.  Bagian  yang  terang  persis  sama  lebar dengan  panjang   celah.   Di  luar   bagian  yang  terang  adalah  bayangan geometris. Sekarang bila celah dipersempit, maka bagian yang terang pada layar akan melebar ke daerah bayangan geometmetrisnya.

Gejala   ini   hanya   dapat   dijelaskan   dengan   menggunakan   teori gelombang  .  cahaya  adalah gelombang.  Efek  difraksi ini kecil dan  harus diperhatikan  dengan  sangat  teliti,,  juga  karena  sumber-sumber  cahaya mempunyai  daerah  yang  luas,  maka  terjadi  pola  difraksi  dari  titik-titik yang    lain.    Selain    itu,    sumber-sumber    yang    biasa    tidak    bersifat manokromatik,  sehingga  pola  dari  berbagai  panjang  gelombang  akan berimpitan.

Difraksi pertama kali ditemukan oleh Francesco  M. Grimaldi (1618-1663) dan gejala ini juga diketahui oleh Huygens (1620-1695) dan Newton (1642-1727).  Akan  tetapi  Newton  tidak  melihat  kebenaran  tentang  teori gelombang   disisni,   sedangkan,   Huygens   yang   percaya   pada   teori gelombang  tidak  percaya  pntuk  menerangkan  difraksiada  difraksi.  Oleh karena  itu,  ia  tetap  menyatakan  bahwa  cahaya  berjalan  lurus.  Frensel (1788-1827) secara tepat menggunakan teori Huygens yang disebut prinsip Huygens frensel, Berunyi :

“Setiap  titik  muka  gelombang  di  celah  merupakan  sumber  cahaya  titik dari  gelombang  bola,  sehingga  muka  gelombang  neto  pada  titik-titik diluar  celah  adalah  hasil  superposisi  gelombang  bola  yang  bersumber dari titik muka gelombang muka dicelah”

Difraksi terbagi menjadi dua jenis  yaitu difraksi frounhofer dan fresnel.

1.   Difraksi frounhofer

Apabila  letak  sumber  cahaya  jauh  sekali  dari  celah,  artinya berkas  yang  memasuki  celah  harus  sejajar  dan  yang  keluar  dari celah  harus sejajar. Untuk  bermacam-macam arah belokan.  Celah sempit  adalah  celah  yamg  memiliki  lebar  jauh  lebih  kecil  dari

panjang  dan  lebar  celah  juga  sangat  lebih  kecil  dari  pada  jarak celah   ke   layar.   sementara   itu,   topic   yang   meliputi   difraksi franhoufer sebagai berikut:

1.1 Celah tunggal (single slit )

1.2 Lubang bulat (circular aperture )

1.3 Dua celah sempit

1.4 Kisi (celah banyak )

2.   Difraksi Fresnel

Apabila  jarak  sumber  ke  celah  dan  celah  ke  layer  dekat, berkas tidak perlu sejajar; celah lebar; tidak  sempit.  Celah adalah lubang yang berbentuk empat persegi panjang yang memiliki lebar kecil  sekali  bila  dibandingkan  dengan  panjangnya.  Topik  yang

meliputi difraksi frensel sebagai berikut :5

2.1 Luang bulat

2.2 Celah persegi

2.3 Penghalang berbentuk Piringan

2.4 Penghalang berbentuk lancip (tajam)

B.  Difraksi Oleh Celah Tunggal

Sebuah celah tunggal disinari akan menghasilkan polaa difraksi pada layar  yang  diletakkan  dibelakangnya.  Bentuk  pola  akan  sama  dengan celahnya  (segi  empat  panjang),  yaitu  daerah-daerah  terang  dan  gelap berbentuk  segi  empat  panjang.  pola  ini  disebut  pita-pita  atau  rumbai (fringe=frinji), berupa pita terang dan pita gelap.

Pola   difraksi   yang   terjadi   dapat   diterangkan   karena   gelombang sekunder  yang keluar dari celah yang dipancarkan setiap titik pada celah yang  merupakan  muka  gelombang  yang  melalui  celah  berinterferensi. Oleh karena tiap titik memancarkan gelombang ke segala arah, maka dari titik-titik tersebut ada berkas cahaya yang sejajar yang arahnya berlainan. Untuk   menyatukan   berkas   sejajar   dari   setiap   arah   ini,   maka   tepat dibelakang  celah  dipasang  lensa  positif,  sehingga  terjadi  titik  bayangan pada  layar  yang  diletakkan  pada  titik  api    (fokus)  lensa.  Kalau  perlu, tempatkan juga lensa positif didepan celah untuk membuat berkas cahaya sejajar waktu memasuki celah.

 1. Celah tunggal

Daftar istilah yang digunakan dalam gambar litasan optik diatas  yaitu:

b     : Lebar celah

P0   : Tempat terang dari titik dengan  

P     : Tempat terang atau gelap dari titik dengan arah α yang dikumpulkan oleh lensa

O    : Pusat celah

Keadaan  P  tergantung  pada  perbedaan  fase  yang  sampai  di  P.  Hal tersebut  dilihat  dari  intensitasnya,dititik  P  inimungkin  terdapat  intensitas maksimum  atau   minimum,,   tempat   terang   atau   tempat   gelap.   Untuk menghitung  intensitas,  dihitung  dulu  amplitudo  di  P.  Pandang  berkas cahaya   yang   berasal  dari  element   ds,   yaitu  element   lebar   celahyang

berjarak  s  dari  pusat  celah  O.  Gelombang-gelombang  sekunder  yang merambat  tegak  lurus  celah  akan  difokuskan  di  P0,  sedangkan  yang merambat dengan sudut α  akan di fokuskan di P.

Misalkan  A0   adalah  amplitude  resultan  dari  gelombang-gelombang yang sampai di P0  dengan intensitas I0, I0  berbanding lurus dengan A0. A adalah amplitude resultan dari gelombang-gelombang yang sampai di P.

A berbanding lurus dengan ds dan 1/x, x jarak dari O ke P. Jadi  , α = faktor pembanding

Berati  gelombang  resultan  yang  sampai   di  P  adalah  gelombang harmonic sederhana, amplitudonya berubah bergantung  pada letak titik P( sudut α).

 merupakan faktor amplitude merupakan faktor gelombang intensitas di layar : 

I berbanding lurus dengan A2                                                                                             (3)

Persamaan  4-1  dan  4-2  berlaku  bila  cahaya  jatuh  normal  terhadap celah. Kalau jatuh tidak normal, tetapi membentuk sudut I dengan normal,

maka :

                                                                       (4)

keterangan :

i = sudut jatuh pada celah

α = sudut belok

  

Intensitas  I  berbanding  lurus  dengan  A02,  yaitu  intensitas  maksimum dipusat disebut maksimum pusat.

A0  = amplitude total dipusat pola difraksi.

Dari maksimum pusat ini intenstas turun dan mencapai nol( sin B= 0), kemudian terjadi lagi maksimum utama untuk .

Tempat-tempat minimum (gelap):

Di sini digambarkan α untuk sudut belok dan p untuk orde agar dapat dibedakan terhadap interferensi yang menggunakan sudut q dan m (orde).

Puncak speaktrum atau  garis terang terjadi salah satunya pada q = 0, puncak itu berada digaris minimum pertama sebelah kiri sampai minimum pertama   sebelah   kanan   puncak   pusatnya.   Jarak   antara   ke   dua   garis berinteraksi  minimum  disebut  lebar  puncak  pusat.  Lebar  puncak  pusat bertambah lebar bila α semakin kecil. Dikenal sudut istilah ½ lebar puncak yang   berarti   antara   q   =   0   sampai   dengan   pusat   garis   minimum

pertamanya.

  

Sebenarnya  letak  maksimum utama  tidak  persis ditempat atau ditengah-tengah antara 2 maksimum utama melainkan kurang sedikit dari  . Misalnya :

Sedangkan  adalah hanya pendekatan saja. Cara mencari maksimum utama sebenarnya dimulai dengan :

Ternyata  intensitas  cahaya  semakin  mengecil.  jika  sumber  cahaya putih, maka dan kemerah-merahan ditepiya dan seterusnya tampak warna- warna  dari  speaktrum.  Jika  lebar  celah  b  lebih  kecil  dari  pada  panjang celah  l sehingga  efek  panjang  tidak diabaikan  maka.9  Sehingga  memiliki intensitas sebagai berikut;

C.  Difraksi Kisi (Celah Banyak/Majemuk)

Kisi  difraksi  adalah  alat  optis  yang  terdiri  dari  banyak  celah  yang identik,  yang  disusun sejajar,  berjarak  sama.Pola  difraksi dari kisi cukup rumit.Celah rangkap merupakan kisi yang paling sederhana.

Kegunaan kisi adalah untuk spektroskopi.Dampak penambahan celah yaitu :

-   Pada pola difraksi terlihat maksimum interperensi menyempit dan lebih tajam (intensitas lebih besar). Jika jumlah celah banyak sekali. Pita-pita terang ini akan berbentuk garis-garis saja.

-   Maksimum daerah yang lemah akan terjadi diantara maksimum utama interferensi, jumlah sekunder maksimum bertambah.

a.   Distibusi identitas

Jarak  antara  dua  minima  dikiri kanan  maksimum pusat  adlah dua kali jarak antara dua minimayang lain, Diantara dua minima,, intensitas naik sampai kedua maksimum sekunder yang memiliki intensitas yang rendah,  lalu menurun dan naik lagi waktu mendekati maksimum utama.

b.   Disfersi kisi

Sistem kisi untuk difraksi dinamakan kisi difraksi tarasmisi yang dapat  digunakan untuk  keperluan  menganalisis sinar-sinar  inframerah dekat, cahaya tampak ataupun sinar ultraviolet. kisi difraksi cahaya ini terdiri  dari  beribu-ribu  celah  tiap  sentimeternya.  Kisi  dapat  dibuat dengan    menggoreskan    sederetan   garis-garis    sejajar    pada    filem trasparan.  Garis-garis  ini  kemudian  berfungsi  sebgai  ruang  diantara celah-celah, kisi difraksi disebut  kisi refleksi,  yaitukisi yang dibentuk oleh sederetan garis-garis yang dibuat pada permukaan metal. Daerah antara dua garis yang akan memantulkan cahaya  membuat  suatu pola

difraksi.

Jika   cahaya   polikromatik   jatuh   pada   kisi,   tiap-tiap lamda akan membentuk  garis   maksimum  pada  sudut-sudut yang berbeda-beda kecuali   pada   orde   m=0,   sudut   ini   sama   untuk   semua   panjang gelombang.   Maksima   dari   berkas   tersebut   pada   suatu   orde   akan merupakan spectrum. jadi ada spectrum orde ke 1,2,3dan seterusnya.

Makin  besar  nilai lamda makin besar deviasi untuk suatu orde. berarti warna  merah di deviasi (perubahan arah dari jalan sinar)   lebih  besar dari  pada  warnaviolet,  hal  ini  kebalikan  dari  apa  yang  terjadi  pada dispersi  (peristiwa  penguraian  warna   dari  suatu  berkas   campuran panjang gelombang) oleh prisma. Dispersi kisi ditentukan oleh:

Semakin tinggi orde, daya disfersi semakin tinggi artinya cahaya

terus semakin sempurna.

c.   Pembentukan Spektrum oleh kisi

Kisi  difraksi  penting   untuk   menganalisis   spektum  gelombang elektromagnetik    yang    memiliki    daerah    yang    luas    dan    lebih menguntungkan  dari  pada  menggunakan  prisma.  salah  satu  hal  yang menguntungkan adalah kisi difraksi yang tidak bergantung pada sifat- sifat disfersi ari bahan hanya bergantung pada geometri ( bentuk kuran)

dan kisi. dibawah ini gambar spectrometer kisi.

d.   Daya Pisah difraksi ( daya pisah kromatik)

Dua  berkas  cahaya  dengan  panjang  gelombang  λ1   dan  λ2   yang berbeda kecil sekali (Δλ= λ1-  λ2 = 0 ) jatuh pada sebuah kisi difraksi, maka  maksimum  pertama  pada  orde  pertama  dari  λ1   dan  λ2   dapat berbentuk  snagat  berdekatan  sehingga  sukar  untuk  membedakannya apakah  berkas  yang  asli  monokromataik  atau  tidak.   Agar  supaya panjang  gelombang  dapat  dibedakan  atau  dilihat  secaraterpisah  pada suatu  orde  tertentu,  haruslah  maksimum  pada  λ1    berimpit  dengan minimum  λ2   dan  sebaliknya.  Secara  matematis  daya  yaitu  sebagai berikut:

Misal q1 dan q2  adalah sudut-sudut yang memenuhi persamaan ini maka:

 Sehingga makin besar jumlah garis pada kisi dan makin tinggi orde dari spectrum  maka  daya  kisi  makin  besar  serta  daya  pisah  kisi tidak bergantung pada ukuran dan jarak antar garis.

 DAFTAR PUSTAKA

Alonso, M., E. J. Finn, Physisic, Addison Wesley, Reading, Mass, USA, 1992. Darling, David (2007). "Wave - Particle Duality". The Internet Encyclopedia of

Science. The Worlds of David Darling. Diakses tanggal 03-09-2015.

Feynman, Richard P,  The Feynman Lectures on Physics, Vol. 3. USA: Addison- Wesley, (1965)

Goodman, Joseph . Introduction to Fourier Optics. Englewood, Co: Roberts & Company, (2005).

Haliday D., R. Resnick,  Fisika  Terjemahaan P. Silaban dan E. Sucipto,  Jakarta: Erlangga, (1984).

Jati   ,   Bambang   murdaka   eka   dan   trikuntoro   Priyambodo.   Fisika   dasar listrik,magnet,optika,  fisika  modern  untuk  mahasiswa  ilmu-ilmu  eksakta  & teknik, Yogyakarta: ANDI (2010)

Rothman, Tony, Everything's Relative and Other Fables in Science and

Technology. New Jersey: Wiley, (2003).

Sarojo, Ganijanti Aby. Gelombang dan Optika, Jakarta: Salemba Teknika, 2011

Tipler,  Paul  A.,  Fisika  Sains  dan  Teknik  Terjemahaan  Bambang  Soegijono.,, Jakarta: Erlangga, 2001.

https://id.wikipedia.org/wiki/Difraksi