24.2 Interference

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

1. IsiMaksud sumber koheren
   Huraian

   Dua sumber koheren jika mempunyai frekuensi (panjang gelombang) yang sama dan beza fasa yang malar.

   Contoh

   Dua pembesar suara yang disambung pada penjana isyarat yang sama ialah sumber koheren.

2. IsiMengapa perlu
   Huraian

   Jika beza fasa berubah secara rawak, kedudukan pinggir cerah dan gelap berubah terlalu cepat dan tiada corak pegun dilihat. Sumber koheren cahaya biasanya diperoleh dengan membahagikan satu muka gelombang (dwicelah) atau amplitud (filem nipis).

   Contoh

   Dua mentol lampu yang serupa tidak menghasilkan pinggir interferens kerana pancaran atomnya rawak.

NotaKekoherenan

Dua sumber adalah koheren (coherent) jika mempunyai frekuensi (dan panjang gelombang) yang sama serta beza fasa yang malar sepanjang masa. Hanya sumber koheren menghasilkan corak interferens yang pegun. Dua lampu berasingan tidak koheren kerana atom memancarkan cahaya secara rawak dengan fasa yang berubah-ubah. Sumber koheren cahaya diperoleh dengan membahagi satu muka gelombang (contoh dwicelah Young) atau membahagi amplitud (contoh filem nipis), atau menggunakan laser. Untuk kontras yang baik, amplitud juga perlu hampir sama.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

1. IsiLintasan optik
   Huraian

   Lintasan optik = nL, iaitu jarak yang setara dalam vakum bagi cahaya yang bergerak sejauh L dalam medium berindeks n. Bilangan panjang gelombang dalam medium sama dengan bilangan dalam vakum sepanjang nL.

   Contoh

   Cahaya bergerak 2.0 cm dalam kaca n = 1.50: lintasan optik 3.0 cm.

2. IsiBeza lintasan optik δ
   Huraian

   δ = beza antara lintasan optik dua gelombang. Kepingan berketebalan t dan indeks n pada satu lintasan menambah δ = (n − 1)t. Beza fasa Δφ = (2π/λ)δ.

   Contoh

   Kaca t = 2.0 μm, n = 1.50: δ = 1.0 μm.

NotaLintasan optik dan beza lintasan optik

Lintasan optik (optical path) bagi cahaya yang bergerak sejauh L dalam medium berindeks biasan n ialah nL; ia bersamaan dengan jarak yang dilalui cahaya dalam vakum dalam masa yang sama. Beza lintasan optik (optical path difference), δ = n₂L₂ − n₁L₁. Beza fasa yang sepadan ialah Δφ = (2π/λ)δ, dengan λ panjang gelombang dalam vakum. Contoh: kepingan kaca setebal t berindeks n diletakkan pada satu lintasan menambah beza lintasan optik sebanyak (n − 1)t.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

1. IsiKonstruktif
   Huraian

   δ = mλ, m = 0, 1, 2, ... (beza fasa 2πm): amplitud maksimum.

   Contoh

   δ = 1.0 μm bagi λ = 500 nm ialah 2λ, maka konstruktif.

2. IsiDestruktif
   Huraian

   δ = (m + ½)λ, m = 0, 1, 2, ... (beza fasa (2m + 1)π): amplitud minimum.

   Contoh

   δ = 1.25 m bagi λ = 0.50 m ialah 2.5λ, maka destruktif.

JadualSyarat interferens (sumber sefasa)

Peta buih bergandaKonstruktif vs destruktif

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

1. IsiLangkah
   Huraian

   Kira lintasan setiap gelombang (darab n jika dalam medium), kira δ, kemudian kira δ/λ: integer bermaksud konstruktif, separuh ganjil bermaksud destruktif.

   Contoh

   Pembesar suara sefasa λ = 0.50 m, pemerhati 3.00 m dan 4.25 m: δ/λ = 2.5, bunyi lemah.

2. IsiMencari kuantiti tidak diketahui
   Huraian

   Susun semula syarat untuk mencari λ atau t minimum.

   Contoh

   Ketebalan minimum kaca n = 1.50 yang menyebabkan destruktif bagi λ = 600 nm: (n − 1)t = λ/2, t = 600 nm.

Peta alirContoh: masalah interferens

1. Dua pembesar suara sefasa memancarkan gelombang λ = 0.50 m; pemerhati 3.00 m dan 4.25 m dari setiap pembesar suara
2. Beza lintasan δ = 4.25 m − 3.00 m = 1.25 m
3. δ/λ = 1.25 m / 0.50 m = 2.5, iaitu (2 + ½)λ
4. Maka interferens destruktif berlaku (bunyi lemah)
5. Contoh kedua: kaca t = 2.0 μm, n = 1.50 pada satu lintasan cahaya λ = 500 nm: δ = (n − 1)t = 1.0 μm = 2λ → konstruktif