Difraksi adalah peristiwa pelenturan atau penyebaran gelombang cahaya ketika melewati celah yang sangat sempit atau tepi penghalang. Hasil difraksi selalu berupa pola interferensi karena berbagai titik pada celah tersebut bertindak sebagai sumber gelombang sekunder (sesuai Prinsip Huygens-Fresnel) yang kemudian saling berinterferensi.

Difraksi dibagi menjadi dua kategori utama, tergantung jarak sumber ke celah dan celah ke layar:

1. Difraksi Fresnel: Terjadi jika jaraknya dekat.
2. Difraksi Fraunhofer: Terjadi jika jaraknya dianggap tak terhingga (menggunakan lensa untuk memfokuskan pola ke layar), yang lebih umum dipelajari.

1. Difraksi Celah Tunggal (Fraunhofer)

Pada difraksi celah tunggal dengan lebar celah $a$, pola yang terbentuk sangat berbeda dari interferensi celah ganda:

• Pita Terang Pusat (Maksimum Utama): Jauh lebih lebar dan paling intens, membentang antara minimum pertama di kedua sisi.
• Maksimum Sekunder: Pita terang berikutnya jauh lebih redup dan sempit.
• Minimum (Gelap): Terjadi ketika sinar dari berbagai bagian celah saling meniadakan secara destruktif.

Rumus Minimum (Pola Gelap) Difraksi Celah Tunggal

Syarat untuk terjadinya pola gelap (minimum):

$$\text{Gelap ke-}m: \quad a \sin \theta = m \lambda$$

Atau, untuk sudut kecil ($\sin \theta \approx p/L$):

$$\frac{p a}{L} = m \lambda$$

• $a$: Lebar celah.
• $m$: Orde gelap (dimulai dari $m = 1, 2, 3, \dots$).
• $\lambda$: Panjang gelombang cahaya.
• $p$: Jarak titik gelap ke-$m$ dari pusat terang.
• $L$: Jarak celah ke layar.

2. Difraksi Kisi (Kisi Difraksi)

Kisi Difraksi adalah plat optik dengan banyak sekali celah atau goresan yang berjarak sama (periodik). Kisi sangat efektif untuk memisahkan panjang gelombang cahaya dan banyak digunakan dalam spektroskopi.

Rumus Maksimum (Pola Terang) Difraksi Kisi

Syarat terjadinya pola terang (maksimum):

$$\text{Terang ke-}m: \quad d \sin \theta = m \lambda$$

• $d$: Konstanta kisi (jarak antar celah). Jika $N$ adalah jumlah goresan per satuan panjang (misalnya, per meter), maka $d = \frac{1}{N}$.
• $m$: Orde terang (dimulai dari $m = 0, 1, 2, 3, \dots$). $m=0$ adalah terang pusat.

Karena ketergantungan sudut $\theta$ pada $\lambda$, kisi mampu memisahkan cahaya putih menjadi spektrum warna yang tajam untuk setiap orde ($m$).

---

Daya Urai Alat Optik

Fenomena difraksi menempatkan batas fundamental pada kemampuan alat optik untuk melihat detail. Daya Urai (Resolving Power) adalah kemampuan alat optik (seperti mikroskop atau teleskop) untuk membedakan dua benda yang letaknya sangat berdekatan.

Kriteria Rayleigh

Dua sumber titik yang berdekatan dianggap baru saja dapat dipisahkan (just resolvable) ketika maksimum pusat dari pola difraksi sumber pertama jatuh tepat di minimum pertama pola difraksi sumber kedua.

Sudut Batas Resolusi ($\theta_{\min}$)

Sudut terkecil antara dua sumber yang masih dapat dipisahkan disebut sudut batas resolusi.

Untuk bukaan melingkar (lensa teleskop atau mikroskop):

$$\theta_{\min} = 1.22 \frac{\lambda}{D}$$

• $D$: Diameter bukaan (lensa).
• $\lambda$: Panjang gelombang cahaya.
• Semakin kecil $\theta_{\min}$, semakin baik daya urai alat (semakin jelas melihat detail yang berdekatan).

Daya Urai (Jarak Minimum yang dapat Dipisahkan, $d_{\min}$)

Jika sumber berada pada jarak $L$ dari lensa, maka jarak minimum ($d_{\min}$) yang masih dapat dipisahkan adalah:

$$d_{\min} = L \cdot \theta_{\min} = 1.22 \frac{\lambda L}{D}$$

Kesimpulan Daya Urai: Untuk mendapatkan resolusi yang tinggi (nilai $d_{\min}$ yang kecil), kita harus:

1. Menggunakan cahaya dengan panjang gelombang ($\lambda$) yang lebih pendek (misalnya, menggunakan cahaya biru atau sinar-X).
2. Menggunakan lensa dengan diameter bukaan ($D$) yang lebih besar (misalnya, teleskop besar atau mikroskop dengan apertur numerik tinggi).