Gangguan percobaan Young , juga disebut Young celah-ganda interferometer , adalah versi asli dari percobaan celah-ganda modern, dilakukan pada awal abad kesembilan belas oleh Thomas Young. Percobaan ini memainkan peran utama dalam penerimaan umum dari teori gelombang cahaya . [ 1 ] Dalam penilaian Young sendiri , ini adalah yang paling penting dari banyak prestasi .

Teori propagasi cahaya di abad 17 dan ke-18 [sunting ]

Selama periode ini , banyak ilmuwan mengusulkan teori gelombang cahaya berdasarkan pengamatan eksperimental , termasuk Robert Hooke , Christiaan Huygens dan Leonhard Euler . [ 2 ] Namun , Isaac Newton , yang melakukan banyak penelitian eksperimental cahaya , telah menolak teori gelombang cahaya dan dikembangkan corpuscular ( atau partikel ) teorinya menurut mana cahaya yang dipancarkan dari tubuh bercahaya dalam bentuk partikel-partikel kecil . Teori ini memegang kekuasaan sampai awal abad kesembilan belas meskipun fakta bahwa banyak fenomena , termasuk efek difraksi di tepi atau di lubang sempit , warna dalam film tipis dan sayap serangga , dan kegagalan nyata dari partikel cahaya untuk menabrak satu sama lain ketika dua balok cahaya menyeberang , tidak bisa dijelaskan secara memadai oleh teori sel yang , namun, memiliki banyak pendukung terkemuka , termasuk Pierre - Simon Laplace dan Jean - Baptiste Biot .

Karya Young pada teori gelombang [sunting ]

Sementara belajar kedokteran di Göttingen di 1790-an , Young menulis tesis tentang sifat fisik dan matematika suara [ 3 ] dan pada tahun 1799 , ia disajikan kertas untuk Royal Society di mana ia berpendapat bahwa cahaya juga gerakan gelombang . Idenya adalah marah menentang karena bertentangan Newton , yang pandangannya yang dianggap sakral .

Meskipun demikian , ia terus mengembangkan ide-idenya . Dia percaya bahwa model gelombang bisa jauh lebih baik menjelaskan banyak aspek dari propagasi cahaya daripada model corpuscular :

Sebuah kelas yang sangat luas fenomena membawa kita masih lebih langsung ke kesimpulan yang sama , mereka terdiri terutama dari produksi warna dengan memakai pelat transparan , dan dengan difraksi atau infleksi , tidak ada yang telah dijelaskan pada perkiraan tentang emanasi , dalam cara yang cukup menit atau komprehensif untuk memenuhi sebagian candid bahkan dari para pendukung untuk sistem proyektil , sedangkan di sisi lain mereka semua mungkin sekaligus dipahami , dari efek dari gangguan lampu ganda , dengan cara yang hampir sama dengan yang yang merupakan dalam suara sensasi beat , ketika dua senar membentuk serempak yang tidak sempurna , terdengar bergetar bersama-sama .

Dia menunjukkan fenomena interferensi gelombang air .

Pada tahun 1801 , ia menyajikan sebuah makalah terkenal untuk Royal Society yang berjudul " Pada Teori Cahaya dan Warna " [ 6 ] yang menggambarkan berbagai fenomena gangguan, dan pada tahun 1803 ia melakukan percobaan celah-ganda yang terkenal ( ketat berbicara , percobaan lubang ganda ) .

Misalkan cahaya dari setiap warna yang diberikan terdiri dari undulations dari luasnya tertentu, atau frekuensi yang diberikan , berarti undulations ini harus bertanggung jawab kepada efek-efek yang telah kita diperiksa dalam kasus gelombang air dan pulsa suara . Telah terbukti bahwa dua seri yang sama gelombang , melanjutkan dari pusat dekat satu sama lain , dapat dilihat untuk menghancurkan efek masing-masing pada titik-titik tertentu , dan pada titik-titik lain untuk melipatgandakan mereka, dan pemukulan terhadap dua suara telah dijelaskan dari sejenis gangguan. Kita sekarang menerapkan prinsip yang sama untuk serikat alternatif dan kepunahan warna .

Agar efek dari dua bagian cahaya dapat dikombinasikan dengan demikian , perlu bahwa mereka berasal dari asal yang sama , dan bahwa mereka tiba pada titik yang sama dengan jalan yang berbeda , dalam arah yang tidak banyak menyimpang dari satu sama lain . Penyimpangan ini dapat diproduksi dalam satu atau kedua bagian oleh difraksi, dengan refleksi , oleh refraksi , atau oleh efek gabungan , tetapi kasus yang paling sederhana tampaknya , ketika seberkas cahaya homogen jatuh pada layar di mana ada dua lubang yang sangat kecil atau celah , yang dapat dianggap sebagai pusat dari penyimpangan , dari mana cahaya adalah difraksi segala arah. Dalam hal ini , ketika dua balok yang baru terbentuk diterima pada permukaan ditempatkan sehingga untuk mencegat mereka , cahaya mereka dibagi dengan garis-garis gelap menjadi bagian-bagian yang hampir sama , tetapi menjadi lebih luas sebagai permukaan yang lebih jauh dari lubang , sehingga subtend sudut yang sangat hampir sama dari lubang di semua jarak , dan lebih luas juga dalam proporsi yang sama dengan lubang lebih dekat satu sama lain . Bagian tengah dari dua bagian selalu ringan , dan garis-garis terang pada setiap sisi berada pada jarak seperti itu, bahwa cahaya yang datang kepada mereka dari salah satu lubang , harus melewati ruang lebih lama dari itu yang berasal dari yang lain , dengan interval yang sama dengan luasnya satu , dua, tiga , atau lebih dari undulations seharusnya , sedangkan ruang gelap intervensi sesuai dengan perbedaan setengah berundulasi seharusnya , dari satu setengah , dua setengah , atau lagi.

Dari perbandingan berbagai eksperimen , tampak bahwa luasnya undulations merupakan lampu merah ekstrim harus seharusnya , di udara , sekitar satu 36000 inci , dan orang-orang dari violet ekstrim sekitar 60000 ; mean dari seluruh spektrum , sehubungan dengan intensitas cahaya , menjadi sekitar satu 45000 . Dari dimensi ini mengikuti , menghitung pada kecepatan cahaya diketahui , bahwa hampir 500 juta juta paling lambat dari undulations tersebut harus masuk ke mata dalam single kedua . Kombinasi dari dua bagian cahaya putih atau campuran , bila dilihat pada jarak yang besar , menunjukkan garis-garis putih dan hitam sedikit, sesuai dengan interval ini : meskipun , setelah diamati lebih dekat , efek yang berbeda dari jumlah tak terbatas dari garis-garis yang berbeda muncul breadths akan diperparah bersama-sama , sehingga menghasilkan keragaman indah tints , lewat derajat satu sama lain . Keputihan sentral pertama berubah menjadi kekuningan , dan kemudian menjadi warna kuning kecoklatan , digantikan oleh crimson , dan dengan ungu dan biru , yang bersama-sama muncul , jika dilihat dari jauh , sebagai garis hitam , setelah ini lampu hijau muncul , dan ruang gelap di luar itu memiliki rona merah , lampu berikutnya semua lebih atau kurang hijau , ruang gelap ungu dan kemerahan , dan lampu merah

muncul sejauh ini mendominasi dalam semua efek ini , bahwa garis-garis merah atau ungu menempati hampir tempat yang sama di pinggiran campuran seolah-olah cahaya mereka diterima secara terpisah .

Angka ini menunjukkan geometri untuk medan jauh melihat pesawat . Hal ini terlihat bahwa path relatif dari cahaya perjalanan dari dua titik sumber ke titik tertentu di pesawat melihat bervariasi dengan sudut θ , sehingga fase relatif mereka juga bervariasi . Ketika perbedaan jalur adalah sama dengan jumlah integral panjang gelombang , dua gelombang menambahkan bersama-sama untuk memberikan maksimal dalam kecerahan , sedangkan bila perbedaan path adalah sama dengan setengah panjang gelombang , atau satu setengah dll , maka dua gelombang membatalkan , dan intensitas adalah minimal . Jarak sudut pinggiran , θf , kemudian diberikan oleh

mana θf << 1 , dan λ adalah panjang gelombang cahaya . Hal ini dapat dilihat bahwa jarak dari pinggiran tergantung pada panjang gelombang , pemisahan lubang , dan jarak antara celah dan bidang pengamatan , seperti dicatat oleh Young.

Ungkapan ini berlaku ketika sumber cahaya memiliki panjang gelombang tunggal , sedangkan Young menggunakan sinar matahari , dan karena itu melihat pinggiran putih - cahaya yang ia menggambarkan di atas . Pola pinggiran cahaya putih dapat dianggap terdiri dari satu set pola pinggiran individu warna yang berbeda . Semua ini memiliki nilai maksimum di pusat, tetapi jarak mereka bervariasi dengan panjang gelombang , dan pola ditumpangkan akan bervariasi dalam warna, seperti maxima mereka akan terjadi di tempat yang berbeda . Hanya dua atau tiga pinggiran biasanya dapat diamati . Young menggunakan rumus ini untuk memperkirakan panjang gelombang cahaya violet menjadi 400 nm , dan bahwa cahaya merah menjadi sekitar dua kali - dengan hasil yang kita akan setuju hari ini .

Dia mempresentasikan hasil kepada Royal Institution , tapi sekali lagi , ia diserang karena menentang teori sel Newton .

Penerimaan dari teori gelombang cahaya [ sunting]

Pada 1817, para ahli teori sel hidup di Akademi Ilmu Pengetahuan Perancis yang termasuk Simeon Denis Poisson begitu yakin bahwa mereka mengatur subjek untuk hadiah tahun depan sebagai difraksi , menjadi yakin bahwa teori partikel akan menang . [ 3 ] Augustin - Jean Fresnel mengajukan tesis berdasarkan teori gelombang dan yang substansi terdiri dari sintesis prinsip Huygens dan prinsip Young gangguan . [ 2 ]

Hahahaha mempelajari teori Fresnel secara detail dan tentu saja mencari cara untuk membuktikan salah sebagai pendukung dari partikel - teori cahaya . Hahahaha berpikir bahwa ia telah menemukan cacat ketika ia berpendapat bahwa konsekuensi dari teori Fresnel adalah bahwa akan ada sebuah titik terang pada sumbu dalam bayangan hambatan melingkar memblokir titik sumber cahaya , di mana harus ada kegelapan lengkap sesuai dengan partikel - teori cahaya . Teori Fresnel itu tidak mungkin benar , Poisson menyatakan : pasti hasil ini tidak masuk akal . ( The Poisson spot tidak mudah diamati dalam situasi sehari-hari , karena sebagian besar sumber cahaya sehari-hari tidak sumber titik yang baik . )

Namun, kepala komite , Dominique -Jean -François Arago pikir itu perlu untuk melakukan percobaan secara lebih rinci . Dia dibentuk 2 - mm cakram metalik itu ke piring kaca dengan lilin . [ 7 ] Yang mengejutkan semua orang ia berhasil mengamati tempat diprediksi , yang meyakinkan kebanyakan ilmuwan dari gelombang - sifat cahaya . Pada akhirnya Fresnel memenangkan kompetisi .

Setelah itu , teori sel cahaya yang kalah , tidak akan terdengar lagi sampai abad ke-20 . Arago kemudian mencatat bahwa fenomena ( yang kemudian dikenal sebagai tempat Arago ) sudah diamati oleh Joseph - Nicolas Delisle [ 1 ] [ 7 ] dan Giacomo F. Maraldi [ 8 ] abad sebelumnya .