Praktikum Gelombang dan Optik - Kisi Difraksi

Jika cahaya melaju melalui sebuah celah yang begitu kecil, maka cahaya tersebut akan mengikuti bentuk celahnya dan merambat lurus, setidaknya begitulah yang sebagian besar orang pelajari ketika duduk di bangku Sekolah Dasar. Namun, kenyataannya tidak demikian, cahaya juga mengalami difraksi sehingga akan timbul sebuah pola cahaya yang nampak tidak sesuai dengan jumlah celah yang dilaluinya. Semisal terdapat cahaya melalui sebuah celah seperti pada gambar di bawah:

Maka, dapat terlihat bahwa yang sebenarnya terjadi adalah cahaya tersebut membuat pola terang-gelap yang memudar mulai dari tengah menjauh dalam sisi celah yang luas (dalam gambar tersebut celah berbentuk horizontal, maka pola yang terbentuk menyebar ke atas-bawah). Intensitas cahaya yang dihasilkan sejumlah 85% berada di tengah (titik pusat), sementara memudar ke atas-bawahnya. Besarnya jarak antara titik maxima (titik terang baik di tengah maupun yang menyebar) tersebut bergantung pada sempitnya celah yang dilalui cahaya. Pada umumnya, semakin kecil celahnya, maka akan semakin besar jarak antara titik maxima (Freedman, 2008).

Percobaan dengan menggunakan dua buah celah yang dilalui cahaya sangat terkenal dan telah dilakukan oleh seorang ilmuwan bernama Thomas Young untuk membuktikan sifat cahaya yang sebagai gelombang. Percobaan ini sangat mirip dengan percobaan pada paragraf sebelumnya, hanya saja celah yang digunakan berjumlah dua. Apa yang terjadi setelah cahaya melalui dua celah itu adalah terbentuknya pola yang mirip seperti pada percobaan dengan celah satu, yakni terbentuknya pola gelap-terang pada layar. Pola gelap-terang ini disebut sebagai fringe atau ‘tepi’. Pola gelap terang yang terjadi, merupakan hasil dari adanya interferensi konstruktif dan destruktif antara kedua gelombang yang berasal dari dua celah berbeda (Jewett, 2014).

Kisi difraksi sendiri merupakan celah yang mirip seperi percobaan dua celah Young tadi, hanya saja dengan jumlah celah yang jauh lebih banyak, yakni ribuan. Ketika cahaya monokromatik melaju melalui kisi difraksi, maka akan terbentuk sejumlah pola tepi. Hasil interferensi dari cahaya yang melalui kisi difraksi ini dapat digunakan untuk menentukan nilai dari panjang suatu gelombang cahaya (Halliday, 2018). Bila cahaya dengan panjang gelombang jatuh secara tegak lurus pada kisi d. akan terbentuk daerah terang di belakang kisi dengan sudut n (terhadap sinar masuk) yang memenuhi: m=d sin

Dengan m adalah orde difraksi cahaya yang bernilai: 1,2,3,…. (Bueche, 1996). Persamaan ini dapat berlaku jug bagi percobaan dengan celah satu maupun dua. Akan tetapi, kisi difraksi dengan celah yang sangat banyak memiliki garis maksima yang lebih tajam, tidak seperti yang celah sedikit. Persamaan ini akan lebih rumit jika lebar celah bertambah karena akan adanya garis minimum.