Youngs dubbelspaltsexperiment | ett experiment, som först utfördes av fysikern Thomas Young

Försöket

Grundversionen av detta experiment är mycket enkel. Det kräver endast en dubbelspaltsanordning som den på bilden, något som håller dubbelspaltsanordningen stilla och en bra laser, t.ex. en sådan som hantverkare använder för att "rita" raka linjer när de bygger. Lasern är stödd så att den bara kan flyttas med avsikt. Den riktas mot den centrala punkten mellan de två slitsarna från en punkt på ungefär en halv meters avstånd. Något som en filmduk eller en slät vit vägg sätts upp på andra sidan av anordningen med dubbla spalter på flera meters avstånd. När allt är fixerat kommer ett mönster av ljusa och mörka band att synas.

Lasrar kan producera en eller flera fotoner när de får en viss mängd elektricitet. Fotonen eller fotonerna kommer ut ur ett mycket litet hål inom en välkänd tidsperiod. Ljusets hastighet är känd, så tiden då fotonerna visas på skärmen kan förutsägas. När fotoner produceras en i taget är det som visas på skärmen enskilda ljuspunkter. Om fotoner var vågor skulle vi förvänta oss att de skulle spridas ut när de färdas och sköljas över ett stort område på skärmen, men det händer aldrig. Om fotoner var partiklar skulle vi förvänta oss att de skulle dyka upp på två punkter på skärmen som är anslutna till lasern genom de två slitsarna i mitten. Men det är inte heller det som händer.

När Thomas Young gjorde detta experiment hade han ingen laser. Han förstod det genom att föreställa sig att ljus är som vattenvågor. Han tänkte att ljusvågorna rörde sig ut från ljuskällan som vågor som sprider sig från en sten som släpps ner i en damm, och att när vågfronterna träffar dubbelspalten så kommer den ursprungliga vågen igenom vid de två spalterna och det blir två olika vågor från och med då. Det var lätt att räkna ut hur två vågor skulle interagera för att producera de ljusa banden och mörka banden (ofta kallade "fransar") på skärmen. Han sade att han hade bevisat teorin att ljus är vågor.

Men det fanns stora problem. Ljuset syntes inte på skärmen som vågor som sköljde över den. Ljuset började förstås som svärmar av fotoner som var för sig träffade detektionsskärmen. Och mycket överraskande kunde en enskild foton interferera med sig själv som om den vore en enskild våg som passade in i den gamla vågbeskrivningen. Den delade sig i två vågor vid den dubbla spaltanordningen, och de kombinerades sedan vid skärmen.

 
J är avståndet mellan fransarna. J = Dλ/B "D" = dist. S2 till F, λ = våglängd, B = dist. a till b  


Samma apparat, en spalt öppen jämfört med två spalter öppna (observera de 16 fransarna).  

Betydelse för fysiken

Dubbelspaltsexperimentet blev ett klassiskt tankeexperiment eftersom det tydligt förklarar kvantmekanikens centrala gåtor.

 

Betydelse för filosofin

Dubbelspaltsexperimentet har varit av stort intresse för filosofer, eftersom det kvantmekaniska beteende som det visar har tvingat dem att ompröva sina idéer om klassiska begrepp som t.ex:

• "partiklar",
• "vågor",
• "location",
• "förflyttning från en plats till en annan" och
• "observation".

Erfarenheterna från subatomära partiklars mikrovärld tvingar oss att omvärdera några av våra vanligaste idéer.^[why?]

Andra webbplatser

• Kvantfysiken förklarar experimentet med dubbla klyftor (tecknad film från filmen "What the Bleep do we know?")
• Film om ett dubbelspaltsexperiment med elektroner. Du kan se hur enskilda elektroner träffar skärmen och du kan se hur fransarna byggs upp med tiden.

 
Rörlig bild som visar hur en serie vågor träffar en dubbelspalt och ger upphov till två serier av vågor som interfererar med varandra.