Difraksi Celah Tunggal (Difraksi Fraunhofer)

Untuk melihat pola difraksi gelombang cahaya, kita kirim cahaya melalui suatu celah tunggal dan mengamati cahaya yang diteruskan oleh celah pada suatu layar, seperti ditunjukkan pada gambar (1). Dalam gambar ini dianggap bahwa sinar-sinar sejajar (atau muka gelombang bidang) dari cahaya jatuh pada sebuah celah sangat sempit dan menyinari sebuah layar yang letaknya jauh dari celah.
Cahaya akan melentur di sekitar pinggiran celah dan menerangi daerah-daerah pada layar yang tidak langsung berhadapan dengan celah. Pita difraksi pada layar mengandung suatu pusat terang, disertai sederetan pita yang lebih redup yang sejajar terhadap celah itu sendiri.

Gambar 1: Difraksi menyebabkan cahaya melentur di sekitar pinggiran celah, membentuk suatu pola bergantian pita-pita terang gelap pada layar

Pada gambar (1) juga tampak bahwa pita terang pusat lebih lebar daripada lebar celah. Pita terang lainnya makin sempit ketika makin jauh dari terang pusat, tetapi lebar pita gelap hampir tetap. Karena itulah pada kasus difraksi satu celah hanya diberikan persamaan untuk menentukan letak pita gelap dari titik tengah terang pusat. Kita juga dapat menentukan lebar pita terang pusat sebagai 2y₁, di mana y₁ adalah jarak pita gelap ke-1 dari terang pusat (lihat gambar 2)

Gambar 2: Jarak 2y1 adalah lebar dari pita terang pusat

Menurut prinsip Huygens, tiap bagian celah berlaku sebagai sebuah sumber gelombang. Dengan demikian cahaya dari satu bagian celah dapat berinterferensi dengan cahaya dari bagian lainnya dan intensitas resultannya pada layar bergantung pada arah Ө.

Gambar 3: difraksi cahaya pada celah tunggal dengan lebar d.

Pada gambar 3(b) menunjukkan bahwa beda lintasan antara lintasan gelombang yang lebih jauh dengan lintasan gelombang pada tengah celah adalah sebesar (d/2) sin Ө. Inteferensi minimum (pita gelap) terjadi jika kedua gelombang berbeda fase 180⁰ atau beda lintasannya sama dengan setangah panjang gelombangnya:

(d/2) sin Ө = λ/2
Sin Ө = λ/d

Jika kita bagi celah menjadi empat bagian dan memakai cara yang sama, kita dapat bahwa pita gelap ketika

(d/4) sin Ө = λ/2
Sin Ө = 2λ/d

Serupa dengan itu, jika kita bagi celah menjadi enam bagian maka pita juga gelap ketika

(d/6) sin Ө = λ/2
Sin Ө = 3λ/d

Secara umum dapat kita nyatakan bahwa pita gelap ke-n terjadi jika

Sin Ө = nλ/d dengan n = 1,2,3, . . .

Atau

d sin Ө = nλ  dengan n = 1,2,3, . . .

Dengan Ө adalah sudut simpang (deviasi).
Interferensi minimum (pita gelap) pada pola difraksi Fraunhofer yang dihasilkan oleh celah tunggal terjadi jika d sin Ө sama dengan kelipatan genap dari setengah panjang gelombang.