A. Sejarah ( oleh Syifa Siddiq )Padatahun 1803 Thomas Young sebagai penemu fenomena interferensi gelombang cahaya. Dari percobaan yang mengamati polainterferensi padaduacelahkecil yang berdekatan, Thomas Young menyimpulkan bahwa kedua celah tersebut lebih merupakan duasumber gelombang yang berbeda dari pada partikel. DalamPercobaan yang dilakukanoleh Thomas Young padatahun 1801, beliau memperagakan sifat gelombang cahaya, dua sumber cahaya yang koheren dihasilkan dengan menerangi dua celah sejajar dengan sumber cahaya tunggal. Apabila sebuah gelombang menghadapi rintangan yang memiliki lubang kecil, lubang kecil itu bertindak sebagai sumber titik gelombang.Pada percobaan Young setiap celah bertindak sebagai sumber garis, yang ekivalen dengan sumber titik dalam dua dimensi. Pola Interferensi diamati pada layer yang jauh dari celah tadi, yang dipisahkan sejarak d. Pada jarak yang sangat jauh dari celah, garis-garis dari kedua celah kesatu titik P di layer akan hampir sejajar, dan perbedaan lintasan kira-kirad sin , seperti yangDitunjukkan pada gambar dibawah ini:

Gambar hasil percobaan young

Beberapatokoh yang mengembangkanteoridifraksicahayayaitu : Isaac Newton dan Robert Hooke pada tahun 1660, sebagai inflexion dari partikel cahaya yang sekarang dikenal sebagai cincin Newton Francesco Maria Grimaldipadatahun 1665 dan didefinisikan sebagai hamburan fraksi gelombang cahaya kearah yang berbeda-beda. Istilah yang digunakan saat itu mengambi bahasa Latin diffringere yang berarti to break into pieces. James Gregory padatahun 1673 dengan mengamati pola difraksi pada bulu burung yang kemudian didefinisikan sebagai diffraction grating.[6] Thomas Youngpadatahun 1803 dan sebagai fenomena interferensi gelombang cahaya. Dari percobaan yang mengamati pola interferensi pada dua celah kecil yang berdekatan, Thomas Young menyimpulkan bahwa kedua celah tersebut lebih merupakan dua sumber gelombang yang berbeda daripada partikel (en:corpuscles). Augustin Jean Fresnelpadatahun 1815dan tahun 1818, dan menghasilkan perhitungan matematis yang membenarkan teor igelombangcahaya yang dikemukakan sebelumnya oleh Christiaan Huygens pada tahun 1690 hingga teori partikel Newtonm endapatkan banyak sanggahan. Richard C. MacLaurinpadatahun 1909, dalammonographnya yang berjudulLight[14], menjelaskan proses perambatangelombangcahaya yang terjadipadadifraksi Fresneljika celah difraksi disoroti dengan sinar dari jarak jauh. Joseph von Fraunhofer dengan mengamati bentuk gelombang difraksi yang perubahan ukuran akibat jauhnya bidang pengamatan. Difraksi Fraunhofer kemudian dikenal sebagai far-field diffraction. Francis Weston Sears pada tahun 1948 untuk menentukan poladifraksi dengan menggunakan pendekatan matematis Fresnel[17]. Dari jarak tegak lurus antara celah pada bidang halangan dan bidang pengamatan serta dengan mengetahui besaran panjang gelombang, sejumlah area yang disebutzona Fresnel (en:Fresnel zone) atauhalf-period elements dapat dihitung.

B. Teori dasar (oleh Sri Awaliyah Rahmah)DifraksiDifraksi, pembelauan atau lenturan ialah penyebaran gelombang, contohnya cahaya, karena adanya halangan. Semakin kecil halangan, penyebaran gelombang semakin besar. Hal ini bisa diterangkan oleh prinsip Huygens. Pada animasi pada gambar sebelah kanan atas terlihat adanya pola gelap dan terang, hal itu disebabkan wavelet-wavelet baru yang terbentuk di dalam celah sempit tersebut saling berinterferensi satu sama lain.Peristiwa difraksi terjadi karena penjumlahan atau interferensi gelombang-gelombang yang berasal dari titik-titik di dalam celah.Bila celah sempit, maka pengaruh titik bagian tepi adalah kuat, sehingga memberikan sinar arah yang masuk daerah bayangan, yaitu membelok.Untuk menganalisa atau mensimulasikan pola-pola tersebut, dapat digunakan Transformasi Fourier atau disebut juga dengan Fourier Optik.1. Difraksi celah tunggalSebuah celah panjang dengan lebar infinitesimal akan mendifraksi sinarcahaya insiden menjadi deretan gelombangcircular, dan muka gelombang yang lepas dari celah tersebut akan berupa gelombang silinder dengan intensitas yang uniform.Secara umum, pada sebuah gelombang planar kompleks yang monokromatik dengan panjang gelombang&lambda yang melewati celah tunggal dengan lebar d yang terletak pada bidang x-y, difraksi yang terjadi pada arah radial r dapat dihitung dengan persamaan:

dengan asumsi sumbu koordinaat tepat berada di tengah celah, x akan bernilai dari hingga , dan y dari 0 hingga .Jarak r dari celah berupa:

Pendekatan numerik dari pola difraksi pada sebuah celah dengan lebar empat kali panjang gelombang planar insidennya.Sebuah celah dengan lebar melebihi panjang gelombang akan mempunyai banyak sumber titik (en:point source) yang tersebar merata sepanjang lebar celah. Cahaya difraksi pada sudut tertentu adalah hasil interferensi dari setiap sumber titik dan jika fase relatif dari interferensi ini bervariasi lebih dari 2, maka akan terlihat minima dan maksima pada cahaya difraksi tersebut. Maksima dan minima adalah hasil interferensigelombang konstruktif dan destruktif pada interferensi maksimal.Difraksi Fresnel/difraksi jarak pendek yang terjadi pada celah dengan lebar empat kali panjang gelombang, cahaya dari sumber titik pada ujung atas celah akan berinterferensi destruktif dengan sumber titik yang berada di tengah celah. Jarak antara dua sumber titik tersebut adalah . Deduksi persamaan dari pengamatan jarak antara tiap sumber titik destruktif adalah:

Minima pertama yang terjadi pada sudut &theta minimum adalah:

Difraksi jarak jauh untuk pengamatan ini dapat dihitung berdasarkan persamaan integral difraksi Fraunhofer menjadi:

dimana fungsi sinc berupa sinc(x) = sin(px)/(px) if x? 0, and sinc(0) = 1.

Grafik dan citra dari sebuah difraksi celah tunggal2. Difraksi celah gandaPada mekanika kuantum, eksperimen celah ganda yang dilakukan oleh Thomas Young menunjukkan sifat yang tidak terpisahkan dari cahaya sebagai gelombang dan partikel. Sebuah sumber cahaya koheren yang menyinari bidang halangan dengan dua celah akan membentuk pola interferensigelombang berupa pita cahaya yang terang dan gelap pada bidang pengamatan, walaupun demikian, pada bidang pengamatan, cahaya ditemukan terserap sebagai partikel diskrit yang disebut foton.Pita cahaya yang terang pada bidang pengamatan terjadi karena interferensi konstruktif, saat puncak gelombang (en:crest) berinterferensi dengan puncak gelombang yang lain, dan membentuk maksima. Pita cahaya yang gelap terjadi saat puncak gelombang berinterferensi dengan landasan gelombang (en:trough) dan menjadi minima. Interferensi konstruktif terjadi saat:

dimana adalah panjang gelombangcahayaa adalah jarak antar celah, jarak antara titik A dan B pada diagram di samping kanann is the order of maximum observed (central maximum is n = 0),x adalah jarak antara pita cahaya dan central maximum (disebut juga fringe distance) pada bidang pengamatanL adalah jarak antara celah dengan titik tengah bidang pengamatanPersamaan ini adalah pendekatan untuk kondisi tertentu. Persamaan matematika yang lebih rinci dari interferensi celah ganda dalam konteks mekanika kuantum dijelaskan pada dualitas Englert-Greenberger.

Sketsa interferensiThomas Young pada difraksi celah ganda yang diamati pada gelombang air.

5. Difraksi celah majemuk

Difraksi sinarlaser pada celah majemukDifraksi celah majemuk (en:Diffraction grating) secara matematis dapat dilihat sebagai interferensi banyak titik sumbercahaya, pada kondisi yang paling sederhana, yaitu yang terjadi pada dua celah dengan pendekatan Fraunhofer, perbedaan jarak antara dua celah dapat dilihat pada bidang pengamatan sebagai berikut:

Dengan perhitungan maksima:Dimanaadalah urutan maksimaadalah panjang gelombangadalah jarak antar celahand adalah sudut terjadinya interferensi konstruktif

Dan persamaan minima:.Pada sinar insiden yang membentuk sudut i terhadap bidang halangan, perhitungan maksima menjadi:

Cahaya yang terdifraksi dari celah majemuk dapat dihitung dengan penjumlahan difraksi yang terjadi pada setiap celah berupa konvolusi dari pola difraksi dan interferensiDeviasi Prisma adalah zat bening yang dibatasi oleh dua bidang datar. Apabila seberkas sinar datang pada salah satu bidang prisma yang kemudian disebut sebagai bidang pembias I, akan dibiaskan mendekati garis normal. Sampai pada bidang pembias II, berkas sinar tersebut akan dibiaskan menjauhi garis normal.Pada bidang pembias I, sinar dibiaskan mendekati garis normal, sebab sinar datang dari zat optik kurang rapat ke zat optik lebih rapat yaitu dari udara ke kaca.Sebaliknya pada bidang pembias II, sinar dibiaskan menjahui garis normal, sebab sinar datang dari zat optik rapat ke zat optik kurang rapat yaitu dari kaca ke udara. Sehingga seberkas sinar yang melewati sebuah prisma akan mengalami pembelokan arah dari arah semula. Marilah kita mempelajari fenomena yang terjadi jika seberkas cahaya melewati sebuah prisma seperti halnya terjadinya sudut deviasi dan dispersi cahaya.1. Sudut Deviasi

Gambar 2.1 menggambarkan seberkas cahaya yang melewati sebuah prisma. Gambar tersebut memperlihatkan bahwa berkas sinar tersebut dalam prisma mengalami dua kalipembiasan sehingga antara berkas sinar masuk ke prisma dan berkas sinar keluar dari prisma tidak lagi sejajar.Sudut yang dibentuk antara arah sinar datangdengan arah sinar yang meninggalkan prisma disebut sudut deviasi diberi lambang D. Besarnya sudut deviasi tergantung pada sudut datangnya sinar.D = i1 + r2 - B .... (2.1)Keterangan :D = sudut deviasii1 = sudut datang pada prismar2 = sudut bias sinar meninggalkan prismaB = sudut pembias prisma Besarnya sudut deviasi sinar bergantung pada sudut datangnya cahaya ke prisma.Apabila sudut datangnya sinar diperkecil, maka sudut deviasinya pun akan semakin kecil. Sudut deviasi akan mencapai minimum (Dm) jika sudut datang cahaya ke prisma sama dengan sudut bias cahaya meninggalkan prisma atau pada saat itu berkas cahaya yang masuk ke prisma akan memotong prisma itu menjadi segitiga sama kaki, sehingga berlakui1 = r2 = i (dengan i = sudut datang cahayake prisma) dani2 = r1 = r (dengan r = sudut bias cahaya memasuki prisma).

Sudut deviasi minimum dapat dinyatakan:

dengan :n1 = indeks bias medium di sekitar prisman2 = indeks bias prismaB = sudut pembias prismaDm = sudut deviasi minimum prisma

2. Dispersi CahayaDispersi yaitu peristiwa terurainya cahaya putih menjadi cahaya yang berwarna-warni, seperti terjadinya pelangi. Pelangi merupakan peristiwa terurainya cahaya matahari oleh butiran-butiran air hujan. Peristiwa peruraian cahaya ini disebabkan oleh perbedaan indeks bias dari masing-masing cahaya, di mana indeks bias cahaya merah paling kecil, sedangkan cahaya ungu memiliki indeks bias paling besar.Cahaya putih yang dapat terurai menjadi cahaya yang berwarna-warni disebut cahaya polikromatik sedangkan cahaya tunggal yang tidak bisa diuraikan lagi disebut cahaya monokromatik. Peristiwa dispersi juga terjadi apabila seberkas cahaya putih, misalnya cahaya matahari dilewatkan pada suatu prisma.

Cahaya polikromatik jika dilewatkan pada prisma akan terurai menjadi warna merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu. Kumpulan cahaya warna tersebut disebut spektrum. Lebar spektrum yang dihasilkan oleh prisma tergantung pada selisih sudut deviasi antara cahaya ungu dan cahaya merah. Selisih sudut deviasi antara cahaya ungu dan merah disebut sudut dispersi yang dirumuskan :0 = Du - Dm .... (2.4)Jika sudut pembias prisma kecil (