24.3 Two-slit interference pattern

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

1. IsiSumber koheren
   Huraian

   Cahaya monokromatik melalui celah tunggal dan kemudian dwicelah S₁ dan S₂. Kedua-dua celah menerima muka gelombang yang sama, jadi menjadi sumber koheren yang sefasa.

   Contoh

   Lampu natrium dan celah tunggal menghasilkan muka gelombang yang sampai serentak di S₁ dan S₂.

2. IsiSuperposisi di skrin
   Huraian

   Gelombang terbelau dari S₁ dan S₂ bertindih. Titik dengan δ = mλ menjadi pinggir cerah; δ = (m + ½)λ menjadi pinggir gelap. Pinggir pusat cerah kerana δ = 0.

   Contoh

   Jika satu celah ditutup, corak pinggir hilang dan hanya corak pembelauan celah tunggal kelihatan.

Peta alirPembentukan corak dwicelah Young

1. Cahaya monokromatik melalui celah tunggal untuk menghasilkan muka gelombang yang koheren
2. Muka gelombang tiba serentak di dua celah sempit S₁ dan S₂, yang menjadi sumber koheren sefasa
3. Cahaya dari setiap celah dibelaukan dan bertindih di kawasan antara celah dengan skrin
4. Di titik dengan beza lintasan mλ: interferens konstruktif, pinggir cerah
5. Di titik dengan beza lintasan (m + ½)λ: interferens destruktif, pinggir gelap
6. Terbentuk pinggir cerah dan gelap berselang-seli yang sama jarak, dengan pinggir cerah pusat di tengah

IstilahIstilah

Pinggir (fringe)

Jalur cerah atau gelap pada skrin

Pemisahan pinggir (fringe separation), x

Jarak antara dua pinggir cerah (atau gelap) bersebelahan

Pemisahan celah (slit separation), a

Jarak antara pusat dua celah

Cahaya monokromatik (monochromatic light)

Cahaya satu panjang gelombang

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

1. IsiTerbitan
   Huraian

   Beza lintasan ke titik pada ketinggian y: δ = a sin θ ≈ a tan θ = ay/D (D ≫ a). Cerah: ay/D = mλ, y_m = mλD/a. Pemisahan pinggir x = y_{m+1} − y_m = λD/a.

   Contoh

   λ = 600 nm, D = 1.50 m, a = 0.50 mm: x = 1.8 mm.

2. IsiMentafsir
   Huraian

   x ∝ λ dan x ∝ D, x ∝ 1/a.

   Contoh

   Menggandakan a dan D serentak tidak mengubah x.

Peta alirTerbitan x = λD/a

1. Celah dipisahkan a, skrin pada jarak D (D ≫ a); titik P pada jarak y dari pusat skrin
2. Beza lintasan S₂P − S₁P ≈ a sin θ
3. Pinggir cerah ke-m: a sin θ = mλ
4. Sudut kecil: sin θ ≈ tan θ = y/D, maka y_m = mλD/a
5. Pemisahan pinggir bersebelahan: x = y_(m+1) − y_m = λD/a

Peta alirContoh: pemisahan pinggir

1. λ = 600 nm = 6.00 × 10⁻⁷ m, D = 1.50 m, a = 0.50 mm = 5.0 × 10⁻⁴ m
2. x = λD/a = (6.00 × 10⁻⁷ m)(1.50 m)/(5.0 × 10⁻⁴ m)
3. x = 1.8 × 10⁻³ m = 1.8 mm

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

1. IsiMenentukan λ
   Huraian

   Ukur jarak merentasi beberapa pinggir untuk mengurangkan ralat, kira x, kemudian λ = xa/D.

   Contoh

   Jarak 10 pemisahan pinggir = 12.0 mm, D = 2.00 m, a = 0.80 mm: x = 1.20 mm, λ = 480 nm.

2. IsiKedudukan pinggir tertentu
   Huraian

   Pinggir cerah ke-m dari pusat: y = mλD/a; pinggir gelap: y = (m + ½)λD/a.

   Contoh

   λ = 600 nm, D = 1.50 m, a = 0.50 mm: pinggir cerah ketiga pada y = 3 × 1.8 = 5.4 mm.

Peta alirContoh: menentukan panjang gelombang

1. Jarak merentasi 10 pemisahan pinggir = 12.0 mm, D = 2.00 m, a = 0.80 mm
2. x = 12.0 mm / 10 = 1.20 mm = 1.20 × 10⁻³ m
3. λ = xa/D = (1.20 × 10⁻³ m)(8.0 × 10⁻⁴ m)/(2.00 m)
4. λ = 4.8 × 10⁻⁷ m = 480 nm

Peta pelbagai alirFaktor yang mengubah pemisahan pinggir