Cahaya… adakah zarah atau gelombang? Mekanik asas apa yang mengatur tingkah laku itu? Dan yang paling penting, adakah tindakan pemerhatian semata-mata mengubah tingkah laku ini? Ini adalah teka-teki fizik kuantum yang telah dibingungkan selama berabad-abad, sejak mekanik gelombang foton berteori dan eksperimen Double Slit pertama kali dilakukan.
Juga dikenali sebagai eksperimen Young, ini melibatkan sinar zarah atau gelombang koheren yang melewati dua celah jarak dekat, yang tujuannya adalah untuk mengukur kesan yang dihasilkan pada skrin di belakangnya. Dalam mekanik kuantum, eksperimen celah dua menunjukkan keterpisahan gelombang dan sifat zarah cahaya dan zarah kuantum yang lain.
Eksperimen Double Slit pertama kali dilakukan oleh Thomas Young pada tahun 1803, walaupun Sir Isaac Newton dikatakan telah melakukan eksperimen serupa pada masanya. Semasa percubaan asal, Newton menyinari rambut kecil, sedangkan Young menggunakan sehelai kad dengan potongan yang dipotong di dalamnya. Baru-baru ini, para saintis telah menggunakan sumber cahaya titik untuk menerangi plat nipis dengan dua celah selari, dan cahaya yang melewati celah itu menyentuh skrin di belakangnya.
Bergantung pada teori partikel klasik, hasil eksperimen seharusnya sesuai dengan celah, kesan pada layar muncul dalam dua garis menegak. Namun, ini tidak berlaku. Hasilnya menunjukkan dalam banyak keadaan pola gangguan, sesuatu yang hanya dapat terjadi jika pola gelombang terlibat.
Zarah-zarah klasik tidak saling mengganggu; mereka hanya bertembung. Sekiranya zarah-zarah klasik ditembakkan dalam garis lurus melalui celah, semuanya akan menyerang skrin dengan corak dengan ukuran dan bentuk yang sama seperti celah. Di mana terdapat dua celah terbuka, corak yang dihasilkan hanyalah jumlah dari dua corak celah tunggal (dua garis menegak). Tetapi berulang kali, eksperimen menunjukkan bahawa pancaran cahaya yang koheren mengganggu, mewujudkan corak jalur terang dan gelap di skrin.
Walau bagaimanapun, jalur di skrin selalu diserap seolah-olah terdiri daripada zarah diskrit (aka. Foton). Untuk membuat masalah menjadi lebih membingungkan, alat ukur dipasang untuk memerhatikan foton ketika mereka melewati celah. Ketika ini dilakukan, foton muncul dalam bentuk partikel dan kesannya pada layar sesuai dengan celah, bintik-bintik kecil berukuran partikel yang diedarkan dalam garis tegak lurus.
Dengan meletakkan alat pemerhatian di tempatnya, fungsi gelombang foton runtuh dan cahaya berkelakuan sebagai zarah klasik sekali lagi! Ini hanya dapat diselesaikan dengan mendakwa bahawa cahaya berperilaku baik sebagai zarah dan gelombang, dan memerhatikannya menyebabkan pelbagai kemungkinan tingkah laku menjadi semakin sempit sehingga tahap tingkah laku mereka dapat diramal sekali lagi.
Eksperimen Double Slit bukan sahaja memunculkan teori gelombang partikel mengenai foton, tetapi juga membuat para saintis menyedari dunia mekanik kuantum yang luar biasa, yang tidak dapat diramalkan, semuanya tidak dapat diramalkan, dan pemerhati bukan lagi subjek pasif , tetapi peserta aktif dengan kekuatan untuk mengubah hasilnya. Untuk demonstrasi animasi percubaan Double Slit, klik di sini.
Kami telah menulis banyak artikel mengenai Double Slit Experiment for Space Magazine. Berikut adalah perbincangan forum mengenai eksperimen celah ganda buatan rumah, dan berikut artikel mengenai dualitas gelombang zarah.
Sekiranya anda mahukan lebih banyak maklumat mengenai percubaan celah dua, lihat artikel ini dari Physorg.com dan Space.com.
Kami juga telah merakam keseluruhan episod Astronomi Cast mengenai Quantum Mechanics. Dengarkan di sini, Episod 138: Mekanik Kuantum.
