Gangguan celah ganda dua – masalah dan penyelesaian
1. Cahaya kuning melalui dua celah dan corak interferens diperhatikan pada skrin.
(1) Tdia cerah pinggir akan bertambah lebar jika lampu kuning digantikan dengan lampu biru
(2) Tdia cerah pinggir akan bertambah lebarnya jika jarak antara celah diminimumkan
(3) TKeamatan cahaya berkurangan jika ia jauh daripada peratusanpinggiran ral
(4) Tkeamatan cahaya adalah berterusan jika ia jauh dari senpinggiran ral
Yang manakah pernyataan yang betul?
Penyelesaian
Jarak antara celah adalah lebih kecil daripada jarak antara celah dan skrin jadi sudut itu sangat kecil. Kemudian,
Persamaan gangguan celah ganda dua (gangguan konstruktif)
d = jarak antara celah, y =Jarak antara garis terang dan pinggir tengah, l = jarak antara skrin dan celah, n = tertibr, λ = panjang gelombang
(1) Tdia cerah pinggir akan bertambah lebar jika lampu kuning digantikan dengan lampu biru
Berdasarkan persamaan di atas, bilangan garis terang (n) adalah berkadar songsang dengan panjang gelombang (λ). Jika panjang gelombang berkurangan, bilangan garis terang (n) akan meningkat. Cahaya kuning mempunyai panjang gelombang yang lebih besar (frekuensi yang lebih kecil) daripada cahaya biru. Jika cahaya kuning ditukar kepada biru, panjang gelombang berkurangan, jadi bilangan garis terang (n) akan meningkat.
Pernyataan ini betul.
(2) Rumbai-rumbai yang terang akan bertambah lebar jika jarak antara celah diminimumkan
Berdasarkan formula di atas, jarak antara celah (d) adalah berkadar terus dengan bilangan garis terang (n). Jika jarak antara celah diminimumkan, bilangan garis terang (n) berkurangan.
Kenyataan ini tidak betul.
(3) TKeamatan cahaya berkurangan jika ia jauh daripada peratusanpinggiran ral
Keamatan berkaitan dengan tahap cahaya. Keamatan berkadar songsang dengan jarak. Jika jarak lebih besar, keamatan lebih kecil (cahaya lebih malap).
Pernyataan ini betul.
(4) Tkeamatan cahaya adalah berterusan jika ia jauh dari senpinggiran ral
Kenyataan ini tidak betul.
2. Sekeping cahaya jatuh pada dua celah yang berjarak 2 mm dan menghasilkan cahaya 1 mm dari pusat corak pada skrin yang berjarak 1 m dari garisan terang peringkat keempat. Apakah panjang gelombang cahaya yang digunakan?
Diketahui:
Jarak antara celah (d) = 2 mm = 2 x 10-3 m
pesananr (n) = 4
Jarak antara skrin dan celah (l) = 1 meter
Jarak antara garis terang peringkat keempat dan pusat corak (y) = 1 mm = 1 x 10-3 m=10-3 m
Dikehendaki: Wpanjang jalan (λ)
Penyelesaian:
Persamaan gangguan celah ganda dua:
dosa d θ = n λ
Panjang gelombang cahaya (λ) :
3. Dua celah 3 mm jaraknya, 1 meter dari skrin. Jika garisan terang peringkat keenam dihasilkan 1 mm dari pusat corak, apakah panjang gelombang cahaya yang digunakan?
Diketahui:
Jarak antara celah (d) = 3 mm = 3 x 10-3 m
pesananr (n) = 6
Jarak antara skrin dan celah (l) = 1 meter
Jarak antara garis terang peringkat keenam dan pusat corak (y) = 1 mm = 1 x 10-3 m=10-3 meter
Dikehendaki: Panjang gelombang cahaya (λ)
Penyelesaian:
Panjang gelombang cahaya (λ)
1. Soalan: Apakah prinsip asas di sebalik gangguan celah ganda dua?
Jawapan: Interferens celah ganda timbul daripada superposisi gelombang yang terpancar daripada dua celah yang berjarak rapat, yang membawa kepada kawasan gangguan konstruktif dan destruktif.
2. Soalan: Bagaimanakah pinggiran terang dan gelap terbentuk pada skrin?
Jawapan: Pinggir terang (maksima) terhasil daripada gangguan konstruktif apabila puncak gelombang bertindih, manakala pinggiran gelap (minima) terhasil daripada gangguan destruktif apabila puncak dari satu celah bertindih dengan palung dari celah yang lain.
3. Soalan: Mengapakah cahaya monokromatik biasanya digunakan dalam eksperimen celah dua?
Jawapan: Cahaya monokromatik memastikan panjang gelombang yang konsisten, menghasilkan corak interferens yang jelas dan stabil.
4. Soalan: Bagaimanakah perubahan panjang gelombang cahaya mempengaruhi corak interferens?
Jawapan: Meningkatkan panjang gelombang meningkatkan jarak pinggir, manakala mengurangkan panjang gelombang mengurangkannya.
5. Soalan: Bagaimanakah jarak antara dua celah mempengaruhi corak interferens?
Jawapan: Lebih besar jarak antara celah, lebih rapat pinggiran gangguan pada skrin.
6. Soalan: Bolehkah gangguan celah ganda diperhatikan dengan zarah seperti elektron?
Jawapan: Ya, zarah seperti elektron menunjukkan dualiti gelombang-zarah, menunjukkan corak gangguan yang serupa dengan cahaya apabila dilalui melalui celah berganda.
7. Soalan: Apakah perbezaan laluan antara ombak yang tiba di pinggir yang terang?
Jawapan: Perbezaan laluan pada pinggir terang ialah gandaan kamiran panjang gelombang, seperti 0, λ, 2λ, dsb.
8. Soalan: Bagaimanakah jarak antara celah berganda dan skrin mempengaruhi corak interferens?
Jawapan: Apabila jarak antara celah dan skrin meningkat, jarak antara pinggiran menjadi lebih besar.
9. Soalan: Apakah yang diwakili oleh maksimum pusat dalam corak gangguan?
Jawapan: Titik maksimum pusat ialah titik paling terang betul-betul bertentangan dengan celah berganda, di mana gelombang dari kedua-dua celah bergerak pada jarak yang sama ke skrin, mengakibatkan gangguan konstruktif.
10. Soalan: Bolehkah corak interferens dilihat dengan mata kasar?
Jawapan: Kebiasaannya, pinggir gangguan terlalu rapat antara satu sama lain untuk dapat dilihat dengan mata kasar, jadi skrin tontonan atau pengesan digunakan.
12. Soalan: Apakah yang berlaku kepada corak interferens apabila sumber cahaya digantikan dengan sumber cahaya putih?
Jawapan: Cahaya putih menghasilkan pinggiran putih di tengah yang diapit oleh pinggiran berwarna kerana panjang gelombang yang berbeza mengganggu di lokasi yang sedikit berbeza.
13. Soalan: Bagaimanakah koheren berkaitan dengan gangguan celah ganda?
Jawapan: Untuk corak interferens yang jelas, sumber cahaya daripada dua celah mestilah koheren, bermakna ia mengekalkan hubungan fasa yang malar.
14. Soalan: Mengapakah eksperimen foton tunggal penting dalam memahami gangguan celah berganda?
Jawapan: Eksperimen foton tunggal menunjukkan bahawa foton individu boleh mengganggu diri mereka sendiri, seterusnya menyokong konsep dualiti gelombang-zarah.
15. Soalan: Bagaimanakah lebar setiap celah mempengaruhi corak interferens?
Jawapan: Celah yang lebih lebar akan menyebabkan corak pembelauan yang lebih luas, yang akan bertindih dan mengubah suai keterlihatan dan ketajaman corak gangguan.
16. Soalan: Apakah peranan yang dimainkan oleh prinsip superposisi dalam gangguan?
Jawapan: Prinsip superposisi menyatakan bahawa jumlah sesaran gelombang yang bertindih adalah jumlah sesaran individu mereka. Ini membawa kepada gangguan membina dan merosakkan dalam eksperimen celah berganda.
17. Soalan: Bolehkah gangguan celah ganda berlaku dengan jenis gelombang lain selain cahaya?
Jawapan: Ya, gangguan merupakan fenomena gelombang asas dan boleh diperhatikan dengan gelombang bunyi, gelombang air, malah gelombang jirim seperti elektron.
18. Soalan: Apakah yang berlaku kepada corak interferens apabila salah satu celah ditutup?
Jawapan: Menutup satu celah akan menghapuskan corak gangguan, dan hanya corak pembelauan daripada celah terbuka tunggal yang akan diperhatikan.
19. Soalan: Bagaimanakah eksperimen celah ganda berkaitan dengan konsep dualiti gelombang-zarah?
Jawapan: Eksperimen celah ganda menunjukkan bahawa zarah seperti elektron boleh mempamerkan tingkah laku seperti gelombang (gangguan) dan tingkah laku seperti zarah (boleh dikesan sebagai zarah individu), yang menggariskan dualiti gelombang-zarah.
20. Soalan: Apakah yang berlaku kepada corak interferens apabila zarah diperhatikan melalui celah yang dilaluinya?
Jawapan: Tindakan pemerhatian meruntuhkan fungsi gelombang, dan corak gangguan hilang, menggambarkan prinsip mekanik kuantum bahawa pemerhati mempengaruhi yang diperhatikan.
Memahami gangguan celah ganda adalah asas dalam optik gelombang klasik dan mekanik kuantum, mendedahkan sifat rumit cahaya dan jirim.
