08 Mac 2009

Kembaran Zarah-Gelombang III - Cahaya sebagai Gelombang 1

   Eksperimen Pertembungan Gelombang Cahaya telah dijalankan oleh Thomas Young pada 1807 dengan menganggap "Cahaya=Gelombang". Pemahaman "Cahaya=Gelombang" merupakan pemahaman biasa bagi ahlis sains pada zaman itu. Mari kita fahami eksperimen tersebut.

Thomas Young

   Pertembungan Gelombang (Wave Interference) merupakan salah satu sifat gelombang,iaitu apabila dua atau lebih gelombang bertembung dan kemudian saling menguatkan atau saling melemahkan. Young berfikiran untuk membuktikan sifat gelombang ini melalui cahaya (yang dianggap merupakan sejenis gelombang). Untuk gelombang cahaya, ketinggian puncak (amplitud) dianggap tahap terangnya cahaya. Semakin terang sesuatu kawasan cahaya itu bererti semakin tinggilah puncak gelombang di kawasan itu.

   Young menyusun satu sumber cahaya, satu kepingan satu celahan, satu kepingan dua celahan, dan satu skrin secara bersiri. Pada kepingan pertama, gelombang cahaya akan melalui celahan yang sempit dan membelau (lihat takrif belauan pada rencana lalu) kerana terdapat halangan (kepingan) di sepanjang perjalanannya. Belauan ini menyebabkan cahaya tersebar meluas selepas melalui celahan pertama.  Kemudian gelombang cahaya yang melalui celahan b dan celahan c di kepingan kedua akan terbelau dan (lihat rajah di bawah) bertembung selepas melaluinya. Pertembungan cahaya ini akan menyebabkan ia saling menguatkan apabila puncak bertemu puncak dan saling melemahkan apabila puncak bertemu lembangan.  Di kawasan puncak bertemu puncak, cahaya menjadi semakin terang manakala di kawasan puncak bertemu lembangan, amplitud menjadi sifar dan cahaya menjadi gelap. Maka di skrin, akan terpancar garis gelap dan garis terang yang disebut "Belang-belang Pertembungan Gelombang".

S1: Kepingan pertama (kepingan satu celahan)
S2: Kepingan kedua (kepingan dua celahan)
F : Skrin

   Andainya cahaya hanyalah terdiri daripada zarah-zarah kecil (yang tidak bersambung-sambung seperti gelombang),  cahaya tidak akan membelau apabila melalui celahan dan akan bergerak lurus. Pertembungan gelombang cahaya tidak akan terjadi selepas melalui kepingan dua celahan. Akhirnya pada skrin, hanya dua garisan terang dan bukan belang-belang yang akan terbentuk. Hal ini sebaliknya tidak terjadi.  Maka di sini, Young telah membuktikan benarlah cahaya sejenis gelombang. Selepas eksperimen tersebut, pemahaman bahawa "cahaya bukanlah zarah, tetapi merupakan sejenis gelombang" telah tersebar di dunia akademik.

--------------------------
Istilah:
  • Kepingan satu celahan : sekeping kepingan dengan satu celahan kecil di tengahnya, スリット, single slit 
  • Kepingan dua celahan : sekeping kepingan dengan dua celahan kecil, 二重スリット, double slit*
  • Belang-belang pertembungan gelombang : 干渉縞(かんしょうじま)
  • Pertembungan gelombang : 波の干渉, wave interference
* Menurut DBP, single slit disebut celahan tunggal dan multiple slit disebut celahan berganda. Bagaimanapun, pada pendapat saya, istilah "kepingan satu celahan atau dua celahan atau banyak celahan" lebih mudah ditangkap maksudnya.

Tiada ulasan:

Catat Ulasan

Pengikut