Difraksi

TEORI DASAR DIFRAKSI

Gelombang memiliki beberapa sifat, salah satunya adalah difraksi. Difraksi adalah peristiwa pembelokan atau pelenturan arah gelombang ketika melewati penghalang berupa celah. Jika gelombang melewati celah yang ukurannya sempit, maka difraksi menyebabkan celah tersebut seolah-olah merupakan sumber gelombang melingkar. yang disebabkan oleh adanya penghalang berupa celah. Semakin kecil halangan, penyebaran gelombang semakin besar. Sama halnya dengan gelombang, cahaya yang dilewatkan pada sebuah celah sempit juga akan mengalami difraksi. Difraksi cahaya terjadi juga pada celah sempit yang terpisah sejajar satu sama lain pada jarak yang sama.

Difraksi pada gelombang cahaya terbagi menjadi dua, yakni sebagai berikut :

A. Difraksi melalui celah tunggal yang sempit

Bila cahaya monokromatik (satu warna) dijatuhkan pada celah sempit, maka cahaya akan dibelokkan atau dilenturkan. Sedangkan bila cahaya dijatuhkan polikromatik (cahaya putih atau banyak warna), selain akan mengalami peristiwa difraksi, juga akan terjadi peristiwa interferensi. Hasil interferensi menghasilkan pola warna pelangi.
Berkas cahaya jatuh pada celah tunggal, akan dibelokkan dengan sudut belok θ. Pada layar akan terlihat pola gelap dan terang. Pola gelap dan terang akan terjadi bila mengalami peristiwa interferensi.

Syarat terjadinya difraksi pada celah tunggal

Pola difraksi minimum (pita gelap) : d sin θ = mλ; m = 1, 2, 3, …

Pola difraksi maksimum (pita terang) : d sin θ = (m- ½)λ; m = 1, 2, 3, …

B. Difraksi melalui kisi

Kisi difraksi merupakan suatu piranti atau alat untuk menganalisis sumber cahaya. Kisi adalah celah sempit yang dibuat dengan menggores sebuah lempengan kaca dengan intan. Sebuah kisi dapat dibuat 300 sampai 600 celah setiap 1 mm. pada kisi, setiap goresan merupakan celah. Celah diantara goresan-goresan adalah transparan terhadap cahaya dan arena itu bertindak sebagai celah-celah yang terpisah.
Sebuah kisi memiliki konstanta atau tetapan kisi yang menyatakan banyaknya goresan tiap satu satuan panjang, yang dilambangkan dengan d, yang juga sering dikatakan menjadi lebar celah atau jarak antar celah. Sebuah kisi dapat mempunyai ribuan garis per sentimeter. Banyaknya goresan tiap satuan panjang dinyatakan dengan N. Jika terdapat N garis per satuan panjang, maka tetapan kisi d adalah kebalikan dari N, yaitu:
d = 1/N

Jika berkas cahaya monokhromatis dijatuhkan pada sebuah kisi, sebagian akan diteruskan sedangkan sebagian lagi akan dibelokkan. Akibat pelenturan tersebut, apabila kita melihat suatu sumber cahaya monokhromatis dengan perantaraan sebuah kisi, akan tampak suatu pola difraksi berupa pita-pita (garis) terang pada layar. Intensitas pita-pita terang mencapai maksimun pada pita pusat dan pita-pita lainnya yang terletak dikiri dan kanan pita pusat. Intensitas pita berkurang untuk warna yang sama bila pitanya jauh dari pita pusat. Pita-pita terang terjadi bila selisih lintasan dari cahaya yang keluar dari dua celah kisi yang berurutan memenuhi persamaan :
d sin θ = n λ atau dY/L = n λ

Sedangkan pita gelap akan terjadi bila memenuhi persamaan :
d sin θ = (n+ ½) λ

dimana :
n = orde pola difraksi (0,1,2,………)

d = jarak antara dua garis kisi ( konstanta kisi)

λ = panjang gelombang cahaya yang digunakan

θ = sudut lenturan (difraksi)

Y= jarak terang pusat dengan orde ke-n

L= jarak layar ke kisi difraksi

Jika cahaya yang digunakan berupa cahaya polikhromatis, kita akan melihat suatu spectrum warna. Spektrum yan paling jelas terlihat adalah spektrum dari orde pertama (m=1). Garis gelap dan terang atau pembentukan spektrum akan lebih jelas dan tajam jika lebar celahnya semakin sempit atau konstanta kisinya semakin banyak atau besar. Garis gelap dan terang dan spektrum tersebut merupakan hasil interferensi dari cahaya yang berasal dari kisi tersebut yang jatuh pada layar titik atau tempat tertentu.

Pengaruh difraksi pada daya urai alat optik

Daya urai alat optik adalah kemampuan alat optik untuk menghasilkan bayangan yang terpisah dari dua benda yang berdekatan. Apabila suatu alat optik memiliki diameter diafragma D, maka dua sumber cahaya dengan panjang gelombang λ masih dapat dipisahkan secara tepat dengan persamaan :

Sin θ_m = 1,22 λ/D

Dengan :
θ_m = sudut pemisahan atau sudut resolusi minimum

D = diameter diafragma alat optik

λ = panjang gelombang cahaya yang digunakan

Untuk θ_m yang sangat kecil, kita dapat memperoleh daya urai alat optik dengan persamaan :

d_m= 1,22 λL/D

Dengan :
d_m = daya urai alat optik

L = jarak benda dari alat optik

D = diameter diafragma alat optik

λ = panjang gelombang cahaya yang digunakan

Terima Kasih

Semoga Bermanfaat