Langkau ke kandungan
Fizik · Tingkatan 4 (SPM) · 5.0 Gelombang

5.6 Interferens Gelombang

Unit ini menerangkan prinsip superposisi, corak interferens gelombang air, bunyi dan cahaya, serta hubungan λ = ax/D untuk menyelesaikan masalah dan menerangkan aplikasinya.

  • KSSM
  • 5 SP
  • 19 latihan
  • Percuma

SP 5.6.1Menghuraikan prinsip superposisi gelombang.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Menghuraikan

Murid perlu menerangkan prinsip superposisi, syarat sumber koheren dan bagaimana interferens membina serta memusnah berlaku bagi gelombang air, cahaya dan bunyi.

  1. IsiPrinsip superposisi
    Huraian

    Apabila dua gelombang bertemu, sesaran paduan ialah hasil tambah sesaran setiap gelombang.

    Contoh

    Puncak 2 cm bertemu puncak 3 cm: sesaran paduan 5 cm.

  2. IsiSumber koheren
    Huraian

    Dua sumber koheren mempunyai frekuensi yang sama dan beza fasa yang tetap.

    Contoh

    Dua pencelup pada penggetar yang sama; dua pembesar suara pada satu Kit Penjana Audio.

  3. IsiInterferens membina dan memusnah
    Huraian

    Puncak bertemu puncak atau lembangan bertemu lembangan: membina (antinod). Puncak bertemu lembangan: memusnah (nod).

    Contoh

    Puncak 3 cm bertemu lembangan 3 cm: sesaran paduan sifar.

NotaPrinsip superposisi

Prinsip superposisi menyatakan bahawa apabila dua gelombang bertemu, sesaran paduan pada sesuatu titik ialah hasil tambah sesaran setiap gelombang pada titik itu. Interferens ialah superposisi dua gelombang daripada dua sumber koheren, iaitu sumber yang mempunyai frekuensi sama dan beza fasa yang malar.

SP 5.6.1

Peta buih bergandaInterferens membina berbanding interferens memusnah

Interferens membinaPuncak bertemu puncak atau lembangan bertemu lembanganAmplitud paduan bertambah (2a bagi amplitud sama)Membentuk antinod
PersamaanBerlaku apabila dua gelombang koheren bertemuSesaran paduan = hasil tambah sesaran (prinsip superposisi)
Interferens memusnahPuncak bertemu lembanganAmplitud paduan berkurang (sifar bagi amplitud sama)Membentuk nod
SP 5.6.1

SP 5.6.2Menghuraikan corak gelombang interferens:
  • (i) air.
  • (ii) bunyi.
  • (iii) cahaya.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Menghuraikan

Murid perlu menerangkan corak interferens bagi (i) gelombang air, (ii) bunyi dan (iii) cahaya, serta kesan jarak pemisahan sumber dan panjang gelombang.

  1. Isi(i) Air
    Huraian

    Dalam tangki riak, garis antinod (air bergelora) dan garis nod (air tenang) berselang-seli memancar dari dua pencelup.

    Contoh

    Sumber dirapatkan, garis antinod menjadi lebih jarang.

  2. Isi(ii) Bunyi
    Huraian

    Pemerhati yang berjalan selari dengan dua pembesar suara mendengar bunyi kuat dan lemah berselang-seli.

    Contoh

    Bunyi kuat pada garis antinod, lemah pada garis nod.

  3. Isi(iii) Cahaya
    Huraian

    Dwicelah Young menghasilkan pinggir cerah (membina) dan pinggir gelap (memusnah) berselang-seli pada skrin.

    Contoh

    Cahaya merah menghasilkan pinggir lebih jarang daripada cahaya biru.

JadualCorak interferens bagi air, bunyi dan cahaya

GelombangSumber koherenInterferens membinaInterferens memusnah
Air (tangki riak)Dua pencelup sfera pada penggetar yang samaGaris antinod: air bergelora kuat (jalur cerah dan gelap jelas)Garis nod: air tenang (kelabu seragam)
BunyiDua pembesar suara disambung pada penjana isyarat audio yang samaBunyi kuatBunyi lemah
Cahaya (dwicelah Young)Cahaya monokromatik melalui dwicelahPinggir cerahPinggir gelap
SP 5.6.2

SP 5.6.3Menghubung kait λ, a, x dan D berdasarkan corak interferens gelombang.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Menghubung kait

Murid perlu mengaitkan λ, a, x dan D dalam corak interferens dan memperkenalkan rumus λ = ax/D.

  1. IsiMaksud simbol
    Huraian

    a = jarak antara dua sumber (celah); x = jarak antara dua antinod atau pinggir cerah berturutan; D = jarak dari sumber ke tempat x diukur; λ = panjang gelombang.

    Contoh

    Dwicelah Young: a = 0.50 mm, D = 2.0 m, x = 2.4 mm.

  2. IsiHubungan
    Huraian

    x = λD/a: x berkadar terus dengan λ dan D, berkadar songsang dengan a.

    Contoh

    a digandakan, x menjadi separuh; skrin dijauhkan, x bertambah.

JadualHubungan λ, a, x dan D

SimbolMaksudUnit
λPanjang gelombangm
aJarak antara dua sumber koheren (atau dua celah)m
xJarak antara dua garis antinod (atau dua pinggir cerah) berturutanm
DJarak serenjang dari sumber ke kedudukan x diukurm
SP 5.6.3

NotaRumus interferens

λ = ax/D atau x = λD/a. Maka x berkadar terus dengan λ dan D, tetapi berkadar songsang dengan a. Bagi cahaya, x sangat kecil kerana λ cahaya sangat pendek (sekitar 4 × 10⁻⁷ m hingga 7 × 10⁻⁷ m).

SP 5.6.3

SP 5.6.4Menyelesaikan masalah yang melibatkan interferens gelombang.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Menyelesaikan

Murid perlu menggunakan λ = ax/D untuk menyelesaikan masalah interferens gelombang air, bunyi dan cahaya.

  1. IsiUnit seragam
    Huraian

    Tukar semua jarak kepada unit yang sama (m) sebelum menggantikan.

    Contoh

    λ = (0.50 × 10⁻³)(2.4 × 10⁻³)/2.0 = 6.0 × 10⁻⁷ m.

  2. IsiGabung dengan v = fλ
    Huraian

    Selepas λ diperoleh, f atau v boleh dikira.

    Contoh

    Bunyi: a = 1.5 m, x = 2.0 m, D = 10.0 m: λ = 0.30 m; v = 330 m s⁻¹ memberi f = 1100 Hz.

Peta alirContoh: dwicelah Young

  1. Data: a = 0.50 mm = 0.50 × 10⁻³ m, x = 2.4 mm = 2.4 × 10⁻³ m, D = 2.0 m
  2. Rumus: λ = ax/D
  3. Ganti: λ = (0.50 × 10⁻³ m)(2.4 × 10⁻³ m) / 2.0 m
  4. Kira: λ = 1.2 × 10⁻⁶ m² / 2.0 m
  5. Jawapan: λ = 6.0 × 10⁻⁷ m
SP 5.6.4

Peta alirContoh: interferens bunyi

  1. Data: a = 1.5 m, D = 10.0 m, x = 2.0 m, laju bunyi v = 330 m s⁻¹
  2. λ = ax/D = (1.5 m)(2.0 m) / 10.0 m = 0.30 m
  3. Frekuensi: f = v/λ = 330 m s⁻¹ / 0.30 m
  4. Jawapan: f = 1100 Hz
SP 5.6.4

SP 5.6.5Berkomunikasi untuk menerangkan aplikasi interferens gelombang dalam kehidupan harian.

Huraian SPApa yang perlu dikuasai

Untuk guru: kata tugas Berkomunikasi

Murid perlu menerangkan aplikasi interferens gelombang dalam kehidupan harian.

  1. IsiCermin mata tidak memantul
    Huraian

    Salutan nipis pada kanta menyebabkan cahaya pantulan berinterferens memusnah, mengurangkan silau.

    Contoh

    Cermin mata antipantulan memberi penglihatan lebih jelas ketika memandu waktu malam.

  2. IsiReka bentuk teater dan dewan
    Huraian

    Bunyi daripada pembesar suara dan pantulan dinding boleh berinterferens memusnah di sesetengah tempat; susunan kerusi dan panel dirancang supaya tiada kawasan bunyi lemah.

    Contoh

    Dewan konsert meletakkan kerusi dan panel pemantul supaya semua penonton mendengar bunyi dengan jelas.

Poin utamaAplikasi interferens dalam kehidupan harian

  • Salutan antipantulan pada kanta kaca mata dan kamera: interferens memusnah cahaya pantulan mengurangkan silau
  • Fon kepala pembatal hingar: gelombang bunyi antifasa dihasilkan untuk interferens memusnah dengan hingar
  • Haluan bebola kapal: gelombang daripada haluan bebola berinterferens memusnah dengan gelombang haluan kapal, mengurangkan rintangan air
  • Warna-warni pada buih sabun dan lapisan minyak: interferens cahaya pada filem nipis
SP 5.6.5

Ingat: mnemonik & kad imbas

Mnemonik

LAXD
Lambda = A kali X bahagi D (λ = ax/D)

Kad imbas

Prinsip superposisi
Sesaran paduan = hasil tambah sesaran setiap gelombang yang bertemu
Sumber koheren
Frekuensi sama dan beza fasa malar
Corak interferens cahaya dwicelah
Pinggir cerah (membina) dan pinggir gelap (memusnah) berselang-seli
x bertambah jika ...
λ bertambah, D bertambah atau a berkurang
Fon kepala pembatal hingar
Aplikasi interferens memusnah gelombang bunyi

Semak kefahaman

  1. Nyatakan prinsip superposisi gelombang. (SP 5.6.1)

    Lihat jawapan

    Apabila dua gelombang bertemu, sesaran paduan ialah hasil tambah sesaran setiap gelombang.

  2. Nyatakan maksud antinod. (SP 5.6.2)

    Lihat jawapan

    Antinod ialah titik interferens membina dengan amplitud maksimum.

  3. Tuliskan rumus yang menghubungkan λ, a, x dan D. (SP 5.6.3)

    Lihat jawapan

    λ = ax ÷ D.

  4. Cahaya λ = 5.0 × 10⁻⁷ m melalui dwicelah a = 0.25 mm dan skrin pada D = 1.0 m. Hitung jarak pinggir x. (SP 5.6.4)

    Lihat jawapan

    x = λD ÷ a = 5.0 × 10⁻⁷ × 1.0 ÷ 0.25 × 10⁻³ = 2.0 × 10⁻³ m (2.0 mm).

  5. Berikan satu aplikasi interferens gelombang dalam kehidupan harian. (SP 5.6.5)

    Lihat jawapan

    Fon kepala pembatal hingar menghasilkan gelombang bunyi berlawanan fasa untuk membatalkan hingar.

19 soalan latihan pelbagai aras, kad imbas dan Kad Tahniah ada dalam mod interaktif.

Tahap Penguasaan (TP)

TPTafsiran
TP1Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran sains mengenai Gelombang.
TP2Memahami Gelombang serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut.
TP3Mengaplikasikan pengetahuan mengenai Gelombang untuk menerangkan kejadian atau fenomena alam dan melaksanakan tugasan mudah.
TP4Menganalisis pengetahuan mengenai Gelombang dalam konteks penyelesaian masalah mengenai kejadian atau fenomena alam.
TP5Menilai pengetahuan mengenai Gelombang dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan satu tugasan.
TP6Mereka cipta menggunakan pengetahuan dan kemahiran sains mengenai Gelombang dalam konteks penyelesaian masalah atau membuat keputusan dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan dalam situasi baharu secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ ekonomi/ budaya masyarakat.
Untuk guru: cadangan aktiviti mencapai TP (6)
  1. TP1

    Mengingat kembali pengetahuan dan kemahiran sains mengenai Gelombang.

    Aktiviti: Murid memadankan kad 'interferens membina' dan 'interferens memusnah' dengan gambar gelombang air dan bunyi yang bertindih serta menyebut maksud superposisi. 10 minit.

    Evidens PBD: Padanan kad dan sebutan maksud superposisi dicatat guru

    SP disasar: 5.6.1, 5.6.2 · Latihan sepadan: aras Mengingat
  2. TP2

    Memahami Gelombang serta dapat menjelaskan kefahaman tersebut.

    Aktiviti: Murid menghantar dua sumber gelombang air yang selari dalam tangki riak, melukis corak interferens dan menandakan garis maksimum dan minimum serta menerangkan prinsip superposisi dengan ayat sendiri.

    Evidens PBD: Rajah corak interferens berlabel dan penerangan

    SP disasar: 5.6.1, 5.6.2 · Latihan sepadan: aras Memahami
  3. TP3

    Mengaplikasikan pengetahuan mengenai Gelombang untuk menerangkan kejadian atau fenomena alam dan melaksanakan tugasan mudah.

    Aktiviti: Murid mengira jarak antara dua pinggir cerah λ = ax/D bagi cahaya laser yang melalui dwicelah, menggunakan a, x dan D yang diberi, serta menulis unit meter pada setiap langkah.

    Evidens PBD: Pengiraan λ = ax/D berunit dalam lembaran kerja

    SP disasar: 5.6.2, 5.6.3 · Latihan sepadan: aras Mengaplikasi
  4. TP4

    Menganalisis pengetahuan mengenai Gelombang dalam konteks penyelesaian masalah mengenai kejadian atau fenomena alam.

    Aktiviti: Murid menganalisis perubahan jarak pinggir x apabila a dikurangkan atau D ditambah, lalu menghubung kait λ, a, x dan D, dan mengira nilai yang tidak diketahui bagi tiga set data.

    Evidens PBD: Jadual analisis hubungan dan pengiraan tiga set data

    SP disasar: 5.6.2, 5.6.3, 5.6.4 · Latihan sepadan: aras Menganalisis
  5. TP5

    Menilai pengetahuan mengenai Gelombang dalam konteks penyelesaian masalah dan membuat keputusan untuk melaksanakan satu tugasan.

    Aktiviti: Murid menilai penggunaan interferens bunyi dalam penyahan bunyi bising dan dalam reka bentuk dewan. Mereka menjustifikasi kedudukan pembesar suara yang mengelakkan kawasan senyap dengan pengiraan beza lintasan.

    Evidens PBD: Pengiraan beza lintasan dan justifikasi kedudukan pembesar suara

    SP disasar: 5.6.2, 5.6.4, 5.6.5 · Latihan sepadan: aras Menilai dan Menghayati
  6. TP6

    Mereka cipta menggunakan pengetahuan dan kemahiran sains mengenai Gelombang dalam konteks penyelesaian masalah atau membuat keputusan dalam melaksanakan aktiviti/ tugasan dalam situasi baharu secara kreatif dan inovatif dengan mengambil kira nilai sosial/ ekonomi/ budaya masyarakat.

    Aktiviti: Murid mereka bentuk eksperimen mengukur λ cahaya laser menggunakan celah buatan sendiri, merancang a, D dan cara mengukur x, melaksanakannya dan menilai ketepatan keputusan berbanding nilai yang diberi.

    Evidens PBD: Laporan eksperimen dengan pengiraan λ dan penilaian ralat

    SP disasar: 5.6.2, 5.6.3, 5.6.5 · Latihan sepadan: aras Mencipta

Cadangan sahaja; TP rasmi ditentukan guru melalui pertimbangan profesional (PBD). Buka unit dan latihan

Siapkan unit ini dalam mod interaktif untuk mendapat bintang, anggaran TP dan Kad Tahniah. Siapkan semua 30 unit Fizik Tingkatan 4 untuk Sijil Penghargaan SistemGuru.My.

Unit lain dalam 5.0 Gelombang

  1. 5.1 Asas Gelombang
  2. 5.2 Pelembapan dan Resonans
  3. 5.3 Pantulan Gelombang
  4. 5.4 Pembiasan Gelombang
  5. 5.5 Pembelauan Gelombang
  6. 5.6 Interferens Gelombang
  7. 5.7 Gelombang Elektromagnet