Experimentul cu două fante al lui Young | un experiment, care a fost realizat pentru prima dată de fizicianul Thomas Young

Experimentul

Versiunea de bază a acestui experiment este foarte simplă. Este nevoie doar de un dispozitiv cu două fante ca cel din imagine, de ceva care să țină dispozitivul cu două fante nemișcat și de un laser bun, cum ar fi cel folosit de muncitori pentru a "trasa" linii drepte atunci când construiesc. Laserul este susținut astfel încât să poată fi mișcat doar în mod intenționat. Acesta este îndreptat spre punctul central dintre cele două fante de la o distanță de aproximativ o jumătate de metru. De cealaltă parte a dispozitivului cu două fante, la câțiva metri distanță, se montează ceva de genul unui ecran de film sau a unui perete alb și neted. Când totul este fixat, va apărea un model de benzi luminoase și întunecate.

Laserele pot produce unul sau mai mulți fotoni atunci când primesc o anumită cantitate de energie electrică. Fotonul sau fotonii ies dintr-o gaură foarte mică într-o perioadă de timp bine cunoscută. Viteza luminii este cunoscută, astfel încât timpul în care fotonii apar pe ecran poate fi prezis. Atunci când fotonii sunt produși unul câte unul, pe ecran apar pete individuale de lumină. Dacă fotonii ar fi unde, atunci ne-am aștepta ca aceștia să se împrăștie pe măsură ce se deplasează și să se împrăștie pe o suprafață mare a ecranului, dar acest lucru nu se întâmplă niciodată. Dacă fotonii ar fi particule, atunci ne-am aștepta ca aceștia să apară în două puncte de pe ecran conectate la laser prin cele două fante din mijloc. Dar nici acest lucru nu se întâmplă.

Când Thomas Young a făcut acest experiment, nu avea laser. El a înțeles acest lucru imaginându-și că lumina este ca niște valuri de apă. El credea că undele de lumină se deplasează dinspre sursa de lumină ca niște valuri care se răspândesc de la o pietricică aruncată într-un iaz și că, atunci când fronturile de undă ating fantele duble, atunci unda originală trece prin cele două fante și există două unde diferite de atunci încolo. A fost ușor să ne dăm seama cum ar interacționa cele două unde pentru a produce benzile luminoase și benzile întunecate (adesea numite "franje") pe ecran. El a spus că a demonstrat teoria conform căreia lumina este formată din unde.

Dar au existat probleme mari. Lumina nu apărea pe ecran sub forma unor valuri care se revărsau pe el. Lumina a ajuns să fie înțeleasă ca un roi de fotoni care loveau individual ecranul de detecție. Și, în mod surprinzător, un singur foton putea să interfereze cu el însuși ca și cum ar fi fost o singură undă care se potrivea cu vechea descriere a undelor. Acesta se despărțea în două unde la dispozitivul cu două fante, iar apoi se combină la ecran.

 
J este distanța dintre franje. J = Dλ/B "D" = dist. S2 la F, λ = lungimea de undă, B = dist. a la b  


Același dispozitiv, o fantă deschisă vs. două fante deschise (Observați cele 16 franje.)  

Importanța pentru fizică

Experimentul cu două fante a devenit un experiment clasic pentru că a explicat clar enigmele centrale ale mecanicii cuantice.

 

Importanța pentru filozofie

Experimentul dublei fante a fost de mare interes pentru filosofi, deoarece comportamentul mecanic cuantic pe care îl arată i-a forțat să își regândească ideile despre concepte clasice precum:

• "particule",
• "valuri",
• "locație",
• "deplasarea dintr-un loc în altul" și
• "observație".

Experiența în micro-lumea particulelor subatomice ne obligă să reconceptualizăm unele dintre cele mai obișnuite idei ale noastre.^[why?]

Alte site-uri web

• Fizica cuantică explică experimentul dublei fante (desen animat din filmul "What the Bleep do we know?")
• Filmul experimentului cu două fante realizat cu electroni. Puteți vedea cum electronii individuali lovesc ecranul și puteți vedea cum se formează franjele în timp.

 
Imagine în mișcare care arată cum o serie de unde lovește o fantă dublă și produce două serii de unde care interferează între ele.