5.6 Interferens Gelombang 2020 Jawapan

5.6 5. Apa maksud interferens gelombang?
Interferens ialah superposisi dua gelombang yang
Idea berpunca daripada dua sumber koheren.
Rajah 1.5.1 menunjukkan gelombang air apabila dua
biji batu di baling ke dalam air. Apakah akan terjadi 6. Lengkapkan dengan menyatakan jenis interferens
jika gelombang tersebut bertindih? yang betul bagi setiap situasi.

(a) Superposisi antara dua puncak

Interferens membina
(b) Superposisi antara dua lembangan

Aktiviti 1 / Activity 1: Interferens membina
Tujuan: Memerhatikan superposisi gelombang (c) Superposisi antara puncak dan lembangan

1. Pegangkan spring slinki pada dua hujung seperti Interferens memushan
dalam Rajah 1.5.2. Satu denyutan diberi pada
setiap hujung spring masing-masing secara Lengkapkan: Dua gelombang mempunyai
serentak. Sumber frekuensi yang sama, dan beza
koherens fasa yang tetap.
Perhatikan apa akan terjadi apabila dua denyutan
gelombang yang bergerak pada arah bertentangan Interferens Berlaku apabila puncak atau
bertemu. membina lembangan kedua-dua gelombang
Apabila dua denyutan bertemu, mereka akan bertindih menghasilkan
bertindih kemudian meneruskan gerakan pada gelombang dengan amplitud
arah asal mereka. maksimum.

2. Bandingkan amplitud gelombang yang bertemu Interferens Berlaku apabila puncak satu
dengan amplitud gelombang tunggal sebelum memusnah gelombang bertindih dengan
kedua-dua denyutan gelombang bertemu. lembangan satu gelombang yang
Amplitud gelombang semasa bertemu lebih tinggi lain menghasilkan gelombang
dua kali ganda. yang mempunyai amplitud sifar.

3. Tulis persamaan untuk kaitkan kedua-dua Antinod garis yang menghubungkan titik-
amplitud sebelum bertemu dengan paduan titik antinod.
amplitud selepas kedua-dua bertemu.
a + a = 2a garis yang menghubungkan titik-
Nod titik nod.
4. Pergabungan dua gelombang yang bertindih
boleh diterangkan melalui prinsip superposisi. garis yang menghubungkan titik-
Apabila dua gelombang merambat serentak dan Garis antinod titik antinod.
bertindih pada satu titik, hasil tambah sesaran
pada titik itu adalah sama dengan hasil tambah
sesaran gelombang itu secara individu

Garis nod garis yang menghubungkan titik-
titik nod.

Aktiviti 2 3. Rajah 1.5.5 menunjukkan corak interferens
Tujuan: Melukis corak interferens gelombang air gelombang air yang dihasilkan oleh dua
sumber gelombang air yang koherens.
1. Kedua-dua pencelup sfera dipasangkan pada Lengkapkan jadual.
motor yang sama.
(a) Bandingkan frekuensi kedua-dua set Jenis interferens
gelombang membulat yang bergerak
berterusan itu. Titik A: dua puncak Interferens
Frekuensi sama bertemu membina
(b) Apakah nama yang diberikan kepada sumber-
sumber yang mempunyai frekuensi dan fasa Titik B: dua lembangan Interferens
yang sama? bertemu membina
2 sumber koheren
Titik C: puncak bertemu Interferens
2. Corak interferens gelombang air yang lembangan memusnah
diperhatikan melalui stroboskop.
4. Pada Rajah 1.5.5
(a) Tanda dan label pada rajah kawasan (a) tandakan titik-titik antinod dan nod.
(i) interferens membina. (b) Lukis dan label garis antinode (pen biru)
(ii) interferens memusnah. (c) Lukis dan label garis nod (pen merah)
.
5. Panjang gelombang bagi satu gelombang boleh
(b) Apa yang berlaku kepada air di kawasan dihitung dengan menggunakan formula Young:
interferen membina?
Terumbang ambing dengan amplitude  = ax
maksimum D

(c) Apa yang berlaku kepada air di kawasan Symbol Penerangan
interferens memusnah
Air tenang λ Panjang gelombang

a Jarak antara dua sumber koheren

Jarak antara dua sumber koheren
D dengan tempat x diukur

Jarak antara dua garis antinod atau
X garis nod berturutan

Aktiviti 3:
Tujuan: Mengkaji hubungan antara λ, a, x dengan

D

Rajah 1 menunjukkan corak interferens
gelombang air.

1. Rajah 1.5.6 menunjukkan satu corak Rajah 1
interferens bagi dua sumber koheren.
(a) Pada Rajah 1.5.6, lukis dan label garis Corak interferens bergantung pada nilai x.
antinode untuk menunjukkan tempat Apabila x berubah, corak interferens juga
berlaku interferens membina.
berubah. Tulis persamaan  = ax dalam
(b) Ukur a, x dan D D

a = 3.8 cm sebutan x.
x = λD
x = 2.2 cm a

D = 8.0 cm 1. Jarak antara dua sumber koherens, a

(c) Hitung panjang gelombang λ dengan
menggunakan persamaan:

 = ax
D

λ = (3.8)(2.2) = 1.05 cm
8.0

Semak dengan ukuran λ pada rajah di atas.

2. Lengkapkan jadual berikut dengan melukis
rajah semasa dan selepas superposisi.

Sebelum Semasa Selepas Rajah 2(a) Rajah 2(b)

(i) Bandingkan jarak, a, di antara dua sumber.
a>b

(ii) Bandingkan jarak, X, di antara dua garis nod
berturutan.
a<b

(iii)Nyatakan hubungan di antara a dan X
Berkadar songsang

(iv)Nyatakan dua kuantiti fizik lain yang perlu
ditetapkan untuk memastikan hubungan di
atas benar.
D dan λ

(v) Lukis graf x lawan a. (ii) Nyatakan dua kuantiti fizik lain yang perlu
ditetapkan untuk memastikan hubungan di
atas benar.
a dan λ

(iii) Lukis graf X lawan D.

1. Panjang gelombang, λ

Rajah 2(a) Rajah 2(b) Aktiviti 4
Tujuan: Menunjukkan interferens gelombang
(i) Bandingkan panjang gelombang, λ. cahaya dan melukis corak interferens.
a>b Radas: penunjuk laser, dwicelah, skrin putih,
pembaris meter, kaki retort
(ii) Bandingkan frekuensi, f.
a<b 1. Mulakan eksperimen dengan menggunakan
saiz celah a = 1 mm dan mengukur jarak antara
...................................................................................... dwi celah dan skrin, D = 1.0 m.

(iii)Bandingkan jarak, X, di antara dua garis nod 2. Pinggir-pinggir merah dan gelap terbentuk di
berturutan. atas skrin. Jarak antara lima pinggir merah
a>b cerah yang berturutan, y, diukur dan direkod.

(iv)Nyatakan hubungan di antara λ dan f. 3. Jarak antara dua pinggir merah cerah yang
Berkadar songsang berturutan, x, dihitung dan direkod.

(v) Nyatakan hubungan di antara λ dan X 4. Eksperimen diulang dengan
Berkadar terus (a) saiz celah,a = 0.5 mm
(d) jarak, D, 2.0 m
(vi)Nyatakan dua kuantiti fizik lain yang perlu
ditetapkan untuk memastikan hubungan di
atas benar.
D and a

(vii) Lukis graf X lawan λ.

2. Jarak daripada dua sumber ke titik di mana
ukuran X dibuat, D

Formula x = D :
a

(i) Nyatakan hubungan di antara D dan X
Berkadar terus

Keputusan: 7. Apakah yang terjadi kepada pinggir-pinggir
yang terbentuk pada skrin itu apabila
(b) Jadualkan keputusan anda bagi semua nilai
D, y dan x dalam ruang di bawah. (a) Jarak di antara dwicelah dan skrin dikecilkan
berkurang
a/ mm D/ m y/mm x/mm
0.5 1.0 (b) Cahaya merah digantikan dengan biru.
berkurang (λ merah > λ biru)
0.5 2.0
(c) Jarak pemisahan celah itu diperbesarkan.
1.0 2.0 berkurang

Perbincangan: Aktiviti 5:
1. Cahaya merah daripada penunjuk laser ialah Tujuan: Untuk mengkaji interferens gelombang

cahaya monokromatik. Apa maksud cahaya bunyi
monokromatik?
Cahaya dengan satu warna @ panjang 1. Penjana audio dihidupkan. Berjalan lurus pada
gelombang jarak D daripada pembesar suara.

2. Huraikan corak interferens yang diperhatikan
apabila cahaya melalui dwi celah.
Jalur cerah dan gelap berselang seli dan
seragam

4. Lukis corak interferens cahaya merah.

5. Panjang gelombang bagi satu gelombang Rajah 4

boleh dihitung dengan menggunakan formula Rajah 1.5.13
Perbincangan:
Young: 1. Dua pembesar suara merupakan sumber

 = ax koherens gelombang bunyi. Mengapa?
D Kedua-dua pembesar suara disambung ke
penjana audio yang sama
Symbol Penerangan 2. Berdasarkan Rajah 4, apa yang anda boleh
perhatikan apabila dua gelombang bunyi
λ Panjang gelombang setiap warna bertindih.
Bunyi kuat dan lemah berselang-seli
a Jarak antara dua celah 3. Terangkan pemerhatian anda.
Bunyi kuat: interferens membina
D Jarak antara dwicelah dengan skrin Bunyi lemah: interferens memusnah

X Jarak antara dua pinggir cerah
berturutan

6. Hitung λ merah berdasarkan maklumat yang
telah didapati dalam jadual keputusan.

a/ mm D/ m x/mm λ/m
0.5 2.0

4. Mengapakah eksperimen ini mesti dibuat di 3. Rajah 1.5.14 menunjukkan fenomena
kawasan lapang? interferens gelombang air.
Mengelakkan pantulan bunyi
Apakah panjang gelombang bagi gelombang
5. Panjang gelombang bagi satu gelombang air itu?
x = 16.0 = 4.0 cm
bunyi boleh dihitung dengan menggunakan
4
formula Young: λ = (4.0)(4.0) = 0.8 cm

 = ax 20.0
D
4. Dalam satu eksperimen interferens
Symbol Penerangan gelombang, dua pembesar suara diletakkan
pada jarak 1.5 m antara satu sama lain.
λ Panjang gelombang bunyi Mereka disambungkan pada penjana isyarat
audio yang menghasilkan sumber koheren
a Jarak antara dua pembesar suara dengan frekuensi 0.5 kHz. Calculate:
(a) Panjang gelombang bagi gelombang
D Jarak antara pembesar suara dengan bunyi jika laju bunyi ialah 300 ms-1.
tempat murid berjalan λ = 0.5 x 1000 = 1.67 m
300
X Jarak antara dua bunyi kuat
berturutan (b) Jarak antara dua bunyi lemah
berturutan pada jarak 5 m daripada
Aktiviti 6 sumber bunyi itu.
Tujuan: Menyelesaikan masalah yang melibatkan x = 1.67 x 5 = 5.57 m
1.5
interferens gelombang
5. Dalam satu eksperimen dwi celah Young,
1. Dalam satu eksperimen interferens gelombang jarak antara dwi celah, a yang digunakan ialah
bunyi, dua pembesar suara diletakkan pada 0.4 mm. didapati jarak bagi pinggir-pinggir
jarak 2.0 m antara satu sama lain. Jarak merah cerah yang berturutan ialah 2.6 mm.
antara dua bunyi kuat berturutan ialah 1.0 m Jarak antara dwicelah ke skrin ialah 4 m.
dan pendengar berada pada jarak 3.0 m dari Hitung panjang gelombang cahaya merah itu.
pembesar suara. Berapakah panjang
gelombang bunyi yang digunakan? λ = (0.4 x 10-3)(2.6 x 10-3) = 2.6 x 10-7 m
λ = (2.0)(1.0) = 0.67 m 4.0
3.0
6. Dalam eksperimen dwi celah Young, jarak
2. Dalam satu eksperimen interferens antara dwi celah dan skrin ialah 4.0 m dan
gelombanng air dengan menggunakan tangki jarak pemisahan antara dua celah ialah 0.5
air yang besar, jarak di antara dua punca mm. Hitung jarak antara dua pinggir cerah
penggetar ialah 5.0 cm dan jarak dari berturutan untuk cahaya merah yang
penggetar ke kedudukan di mana mempunyai panjang gelombang 7.0 x 10-7 m.
pemerhatian garis antinode dibuat ialah 50.0 x = (7.0 x 10-7)(4.0) = 0.0056 m = 5.6 mm
cm. Jika jarak di antara garis antinod yang 0.5 x 10-3
bersebelahan ialah 16.0 cm, hitungkan
panjang gelombang bagi gelombang yang 7. Panjang gelombang boleh ditentukan dengan
dihasilkan oleh penggetar. menggunakan plat dwi celah. Rajah 1.5.15
λ = (5.0)(16.0) = 1.6 cm menunjukkan pinggir bagi corak interferens
50.0 yang didapati daripada eksperiment dwi celah

Young. Jarak pemisahan antara dua celah
ialah 0.25 mm dan jarak antara skrin dan dwi
cleh ialah 3.0 m. Hitung panjang gelombang
bagi cahaya yang digunakan dalam
eksperimen ini.

x = 14 mm = 2 mm = 2 x 10-3 m 3. Rajah menunjukkan pinggir-pinggir yang
7 diperolehi daripada eksperimen dwi celah
menggunakan cahaya monokromatik yang
λ = (0.25 x 10-3)(2 x 10-3) = 0.17 x 10-6 m mempunyai panjang gelombang 550 nm.
3.0

= 1.7 x 10-7 m

TUTORIAL 6.5
1. Dalam rajah yang manakah interferens

memusnah akan berlaku apabila gelombang-
gelombang itu bertemu? A

2. Rajah 20 menunjukkan corak interferen bagi Jika jarak antara dwi celah dan skrin ialah 1.5
gelombang air dari dua sumber, S1 dan S2 m, berapakah jarak pemisahan antara dwi
yang koheren. celah?
A. 0.10 mm
Antara yang berikut, yang manakah B. 0.17 mm
menunjukkan superposisi gelombang pada C. 0.28 mm
titik Y? A D. 0.35 mm

x = 24 mm = 4.8 mm
5

x = (550 x 10-9)(1.5) = 0.00017 m
4.8 x 10-3

4. Dalam eksperimn dwi celah Young, cahaya
biru dan cahaya merah digunakan untuk
menghasilkan pinggir interferen. Pinggir-
pinggir biru lebih pendek berbanding pinggir-
pinggir merah kerana cahaya biru
A. bergerak lebih cepat daripada cahaya
merah
B. terbias lebih daripada cahaya merah
C. mempunyai panjang gelombang yang
pendek daripada cahaya merah
D. Mempunyai frekuensi lebih rendah
daripada cahaya merah.

5. Rajah menunjukkan corak interferen bagi
dua sumber koheren bagi gelombang air, P
dan Q.

Pada kedudukan A, B, C dan D yang Jarak antara dua bunyi kuat berturutan akan
manakah menunjukkan amplitud gelombang bertambah jika ….
adalah sifar? A. Diameter pembesar suara bertambah.
B. Frekuensi isyarat audio bertambah
6. Apakah kesan ke atas gelombang air C. Jarak antara dua pembesar suara
selepas ia merambat melalui dua celah?
bertambah
D. Jarak antara dua pembesar suara dan

garis XY bertambah

9. Rajah 18 menunjukkan dua gelombang
koheren merambat ke arah satu sama lain.

A. pembiasan dan pantulan Rajah manakah yang betul apabila kedua-dua
B. pantulan dan pembelauan gelombang itu bertemu? C
C. pembiasan dan interferen
D. Pembelauan dan interferen

7. Rajah menunjukkan corak gelombang yang
terbentuk daripada dua sumber gelombang
yang koheren, X dan Y.

Manakah titik berikut merupakan antinod? 10. Rajah 25 menunjukkan satu corak interferens
A. W dan X gelombang air daripada dua punca, S1 dan
B. X dan Z S2.
C. Y dan Z
D. W dan Y Bentuk gelombang yang manakah berlaku
pada titik X daripada punca S1 dan S2? C
8. Sebuah penjana isyarat audio disambung
kepada dua pembesar suara. Seorang
pelajar mendengar secara berselang seli
bunyi kuat, K dan lema, L semasa dia
berjalan di sepanjang lintasa lurus XY.

11. Rajah 21 menunjukkan dua denyutan 13. Rajah 21 menunjukkan satu susunan radas
gelombang dihasilkan pada P dan Q. P dan eksperimen dwicelah Young. Panjang
Q adalah sama jarak dari X. gelombang cahaya monokromatik ialah 6.5 x
10-7 m. Jarak antara dua celah ialah 0.5 x 10-3
Bentuk gelombang yang manakah m dan jarak antara dwicelah dengan skrin
diperhatikan di X? A ialah 3 m.

12. Rajah 23 menunjukkan pinggir-pinggir yang Apakah jarak antara dua pinggir cerah?
diperoleh apabila cahaya merah digunakan a. 3.9 x 10-3 m
dalam eksperimen dwicelah Young. b. 7.8 x 10-3 m
c. 1.1 x 10-10 m
Antara yang berikut, yang manakah d. 1.6 x 10-10 m
merupakan pinggir-pinggir yang diperhatikan x = (6.5 x 10-7)(3) = 3.9 x 10-3 m
jika cahaya merah digantikan dengan cahaya
biru? A 0.5 x 10-3

14. Rajah 18 menunjukkan satu corak (c) Bunyi kuat itu kedengaran disebabkan oleh
interferens. interferens membina. Nyatakan bagaimana
interferens membina berlaku.

Puncak bertemu puncak / lembangan bertemu
lembangan

2. SPM 2010:
Rajah 6.1 dan Rajah 6.2 menunjukkan eksperimen
mengenai gelombang bunyi.

Apakah panjang gelombang bagi gelombang (a) Perhatikan Rajah 6.1 dan Rajah 6.2.
itu?
A. 0.27 cm (i) Bandingkan jarak, X, di antara dua bunyi kuat
B. 0.71 cm
C. 1.88 cm yang berturutan dalam kedua-dua situasi ini.
D. 3.75 cm
6.1 > 6.2 [1 mark]
λ = (2.0)(2.5) = 0.71 cm
7.0 (ii) Bandingkan jarak, a, di antara dua pembesar

1. SPM 2005 suara itu.
Dua pembesar suara yang serupa diletakkan
sejarak 0.8 m antara satu sama lain. Pembesar 6.1 < 6.2 [1 mark]
suara itu menghasilkan gelombang bunyi yang
koheren. Seorang pelajar berjalan perlahan pada (iii) Nyatakan hubungan di antara a dan X.
jarak 3.2 m selari di hadapan pembesar suara itu.
Pelajar itu mendengar bunyi kuat dan bunyi Berkadar songsang [1 mark]
perlahan berselang seli. Rajah 2.1 menunjukkan
kedudukan bunyi kuat dan bunyi perlahan. (iv) Nyatakan satu kuantiti fizik lain yang perlu

(a) Apakah yang dimaksudkan dengan ditetapkan untuk memastikan hubungan di
gelombang yang koheren?
(a)(iii) adalah betul. [1 mark]
Dua sumber gelombang yang mempunyai D and λ
frekuensi / λ yang sama dan beza fasa sama
(v) Namakan fenomena fizik yang terlibat.
(b) Jarak di antara tiga kedudukan bunyi kuat Interferens gelombang
ialah 4.5 m seperti ditunjukkan pada Rajah [1 mark]
2.1. Hitungkan panjang gelombang bagi
gelombang bunyi itu. (b) Frekuensi penjana isyarat audio ditinggikan.
(i) Apakah maksud frekuensi?

Bilangan ayunan lengkap per saat
[1 mark]

(ii) Apakah yang berlaku kepada jarak di Diagram 6.2

antara dua bunyi kuat yang

bertututan?

Berkurang. [1 mark]

(iii) Beri satu sebab bagi jawapan di
6(b)(ii)
Frekuensi berkadar songsang dengan
panjang gelombang. // x berkadar
terus dengan panjang gelombang.//
frekeunsi bertambah, λ berkurang, x
berkurang.
[1 mark]

3. SPM 2016 Diagram 6.3
Rajah 6.1 menunjukkan seorang budak lelaki
berjalan sepanjang PQ di hadapan dua pembesar Perhatikan Rajah 6.2 dan Rajah 6.3 .
suara yang disambungkan kepada sebuah
penjana frekuensi audio. Kedua-dua pembesar (i) Bandingkan jarak antara kedua-dua pembesar
suara adalah sumber koheren. Budak lelaki itu
akan mendengar bunyi yang kuat dan bunyi yang suara, a.
perlahan berselang seli.
6.3 > 6.2 [ 1 mark]

(ii) Bandingkan jarak antara dua bunyi kuat yang

berturutan, x.

6.3 < 6.2 [1 mark]

(iii) Bandingkan jarak antara garis PQ dan dua
pembesar suara, D.
equal
[1 mark]

Diagram 6.1 (iv) Hubungkait jarak antara kedua-dua pembesar
suara, a, dengan jarak antara dua bunyi kuat
(a) Apakah maksud dua sumber koheren? berturutan, x.
Dua sumber gelombang yang mempunyai Berkadar songsang
frekuensi / λ yang sama dan beza fasa sama [ 1 mark]

[1 mark] (v) Namakan fenomenon gelombang itu.
Interferens gelombang
Rajah 6.2 dan Rajah 6.3 menunjukkan corak [1 mark]
gelombang terbentuk oleh kedua-dua pembesar
suara. (c) Berikan sebab mengapa bunyi kuat dan bunyi
perlahan terbentuk oleh kedua-dua pembesar
suara itu.

Bunyi kuat: interferens membina
Bunyi lemah: interferens memusnah

[2 marks]