Difraksi Gelombang

Kita dapat mendengar bunyi yang berasal dari balik tembok atau dari balik bukit, meskipun tidak ada benda-benda di sekitar kita yang dapat memantulkan gelombang bunyi. Ketika Anda sedang mengikuti pelajaran di dalam kelas, anda sering mendengar suara guru yang sedang mengajar di kelas lain. Hal ini dianggap sebagai peristiwa biasa, sehingga tidak pernah diperhatikan. Di dalam fisika, peristiwa ini merupakan pembelokan energi yang dibawa oleh gelombang dan dikenal sebagai peristiwa difraksi. Sekarang kita akan membicarakan peristiwa difraksi secara kualitatif. Untuk memahami peristiwa difraksi, kita akan meninjau gelombang air. Gambar 1 menunjukkan pola gelombang lurus pada permukaan air yang datang pada celah sempit. Lebar celah itu dibuat lebih kecil daripada panjang gelombang. Perhatikan bahwa gelombang yang keluar dari celah tidak lagi gelombang lurus, tetapi gelombang melingkar yang menyebar ke segala arah. Ingat, seperti dapat ditunjukkan dengan tangki gelombang, ada dua pola gelombang air, yaitu gelombang lurus dan gelombang lingkaran. Jadi, gelombang yang datang pada celah telah dibelokkan.

Gambar 1: Apabila pola gelombang lurus datang pada celah, gelombang yang ke luar dari celah membentuk pola gelombang lingkaran. 

Apa yang terjadi jika pola gelombang lurus datang pada celah yang lebarnya berbeda-beda? Hasil eksperimen menunjukkan bahwa jika celahnya semakin sempit, maka gelombang yang keluar dari celah semakin tampak. Jika celah sangat sempit sehingga lebar celah sama dengan panjang gelombang, maka gelombang lingkaran yang berpusat pada celah akan menyebar ke segala arah.

Peristiwa difraksi gelombang dapat dijelaskan dengan menggunakan teori Huygens tentang perambatan gelombang. Menurut Huygens, setiap titik pada permukaan gelombang dapat dianggap sebagai sumber gelombang yang berbentuk lingkaran. Gelombang lingkaran yang berasal dari titik-titik di permukaan gelombang ini dikenal sebagai gelombang sekunder. Garis singgung pada permukaan gelombang sekunder ini akan memberikan muka gelombang baru. Semakin lebar celah, muka gelombang yang keluar dari celah semakin mirip dengan garis lurus sehingga sinar-sinar gelombang yang arahnya tegak lurus terhadap muka gelombang ini tidak banyak mengalami pembelokan. Akan tetapi, jika celahnya semakin sempit maka muka gelombang yang merupakan garis singgung gelombang sekonder yang berasal dari celah mulai menyimpang dari garis lurus sehingga sinar-sinar gelombang yang menunjukkan arah penjalaran gelombang akan mengalami pembelokan yang lebih besar. Jadi, jika celahnya semakin sempit pembelokannya akan semakin besar.

Gelombang bunyi memiliki panjang gelombang dalam orde meter, sehingga biasanya selalu mengalami difraksi. Mengapa demikian? Beberapa penghalang seperti pintu dan jendela memiliki ukuran dalam orde panjang gelombang bunyi. Sebaliknya, peristiwa difraksi cahaya jarang dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. Panjang gelombang cahaya berorde 10^-4 mm dan penghalang yang dijumpai selalu lebih besar daripada orde ini.