У чым заключаецца вопыт Юнга

Любы, хто вывучае хвалевую оптыку, рана ці позна абавязкова сутыкаецца з спасылкамі на досвед Юнга. У дадзеным выпадку гаворка ідзе сапраўды аб эпахальным адкрыцці, кардынальным чынам паўплываць на далейшае развіццё навукі. Але пра ўсё па парадку.

Прамень святла ў цемры сумневаў

Бачны намі святло - гэта тое, што акружае кожнага чалавека з самага нараджэння. Ён просты і адначасова складаны. Няма нічога дзіўнага ў тым, што ўвесь час ажыццяўляліся спробы растлумачыць, што ж такое святло і якія яго ўласцівасці. Сярод прыхільнікаў розных мадэляў разгараліся неабыякія дэбаты, але ніхто не мог паставіць кропку ў гэтым пытанні. Так адбывалася да таго часу, пакуль не быў праведзены вопыт Юнга, бліскуча які пацвердзіў хвалевую тэорыю святла.

Раней лічылася, што святло ўяўляе сабой паток асаблівых часціц - корпускул. Крыху пазней, у поўнай адпаведнасці з адкрыццямі фізікі, на змену корпускул прыйшлі фатоны. Фатон - гэта часціца, якая валодае нулявымі зарадам і масай, а таксама якая існуе толькі пры хуткасці святла. У той жа час яшчэ Ньютан правёў цікавы вопыт па назіранні уласцівасцяў святла: ён разьмясьціў паміж сабой і крыніцай шкляную пласціну і ўвагнутую лінзу. Пры гэтым ён назіраў не кропкавая крыніца, а кольцы (пасля названыя яго імем). Бо ў той час вопыт Юнга яшчэ не быў пастаўлены, Ньютан не мог растлумачыць назіранае з пункту гледжання тэорыі святла, які складаецца з часціц.

Эксперымент з двайны шчылінай

Нарэшце ў 1803 годзе Т. Юнг вырашыў канчаткова пацвердзіць або абвергнуць карпускулярна гіпотэзу. Ён падрыхтаваў і выканаў найпросты эксперымент, які прымусіў навукоўцаў па-новаму зірнуць на знаёмыя рэчы. Вопыт Юнга паказаў, што святло ўяўляе сабой электрамагнітную хвалю з пэўнымі характарыстыкамі.

Быў узяты ліст непразрыстага матэрыялу, у ім зроблены дзве паралельна размешчаныя шчыліны з шырынёй, якая адпавядае даўжыні хвалі выпраменьванага «паверкавага» святла. На адлегласці ад ліста размяшчаўся экран, які дазваляе назіраць «паводзіны» святла. На ліст накіроўваўся светлавы струмень ад кропкавай крыніцы. Юнг разважаў дакладна: калі святло ўяўляе сабой паток часціц, то на экране адлюстраваліся б дзве паралельныя лініі. Максімальная інтэнсіўнасць свячэння прыходзілася б на месца падзення двух прамянёў, а паміж імі была б цемра (ліст непрозрачен). А вось калі б тэорыя корпускул апынулася памылковай, то светлавая хваля, праходзячы праз шчыліны, стварала б другасныя хвалі (прынцып, сфармуляваны ў 1678 годзе Х. Гюйгенсом). Бо іх распаўсюджванню нічога не перашкаджае, то, тэарэтычна, яны дасягнулі б сярэдзіны экрана паміж праекцыямі шчылін, прычым іх амплітуда хвалі і фаза супадалі. Дзякуючы інтэрферэнцыі (накладанню) гэта магло прывесці да найбольшай яркасці светлавой паласы як раз паміж праекцыямі кожнай шчыліны, што дазволіла б сцвярджаць, што святло - гэта адно з праяў хвалевых абурэнняў.

Як цяпер вядома, карпускулярна гіпотэза пала, а яе месца заняла хвалевая пункт гледжання. На экране назіраліся паласы з рознай інтэнсіўнасцю святлення. Самая яркая - пасярэдзіне, затым цьмяныя і г.д. Зніжэнне святлення тлумачыцца противофазой другасных интерферирующих хваль.

Аднак ужо ў наш час, пасля правядзення серыі ўдакладняючых эксперыментаў, у тэорыю былі ўнесены папраўкі. У адпаведнасці з імі прынята лічыць, што святло валодае дуальнай прыродай, выяўляючыся і як хваля, і як часціца. Вынікі досведаў залежаць ад іх пастаноўкі. Найноўшая квантавая тэорыя будовы светабудовы гэта лёгка тлумачыць: вынікі назіранняў атрымліваюцца менавіта такімі, якімі іх хоча бачыць эксперыментатар. Дваістасць ўласцівая не толькі святла, але і такі, здавалася б, вывучанай частачцы, як электрон.