Pierwsze domysły co do natury światła snuli już starożytni Grecy. Przez kolejne wieki poglądy na naturę światła ulegały zmianom. Wyraźne i znaczące koncepcje w tym zakresie zarysowały się XVII wieku. Wtedy to największe spory w tej kwestii prowadzili Isaac Newton i Christiaan Huygens.

Newton po zrealizowanym samotnie bogatym programie badań poświęconych optyce uważał światło za strumień cząstek biegnących z ogromną prędkością przez eter. Zaś według Huygensa światło miało rozchodzić się w eterze w postaci lokalnych jego zagęszczeń i rozrzedzeń podobnie jak fala dźwiękowa. Przymykając oko na eter, na którym bazowały ich pomysły dziś obaj uczeni mogliby podać sobie rękę bo jak się okazało każdy z nich miał rację. Falowa teoria światła, której zwolennikiem był Huygens jako pierwsza pomyślnie przeszła weryfikację co przyćmiło teorię korpuskularną Newtona. Ale porażka tej drugiej była przejściowa. Światło okazuje się mieć podwójną naturę falowo-korpuskularną.

Falową naturę światła potwierdził Anglik Thomas Young w 1801 roku. W jaki sposób to zrobił? Otóż, opisał on i pokazał interferencję światła. Słynne doświadczenie Younga przebiega w następujący sposób: Na drodze światła umieszcza się przegrodę z wąską szczeliną, za którą w myśl zasady Huygensa rozchodzi się fala kulista. Światło z tego wtórnego źródła pada na kolejną przegrodę ale tym razem z dwoma bardzo bliskimi siebie szczelinami. Obraz interferencyjny światła można obserwować na ekranie ustawionym naprzeciw drugiej przegrody. Taki układ przegród ze szczelinami ma na celu wydzielenie obszaru, w którym będą się rozchodzić dwie identyczne fale. W takich warunkach daje się obserwować stabilny obraz interferencyjny. Składają się na niego jasne i ciemne prążki, których powstawanie tłumaczymy za Youngiem jako wynik interferencji czyli nakładania się na siebie dwóch identycznych fal.

Skąd zatem biorą się prążki skoro fale są identyczne? Do różnych punktów na ekranie fale z obu źródeł mają różne drogi do pokonania w związku z czym spotykają się w różnych fazach. Wyjątek stanowi tu punkt na środku ekranu. Odległość do tego punktu od obu szczelin jest jednakowa. Wszędzie tam gdzie fale spotykają się w zgodnych fazach, wzajemnie się wzmacniają i obserwujemy jasne prążki. Natomiast ciemne prążki powstaną na ekranie w tych miejscach, dla których fale są względem siebie przesunięte tak, że są w fazach przeciwnych. Wówczas wzajemnie się wygaszają.

Thomas Young na tyle zgłębił wiedzę o zjawisku interferencji światła, że potrafił zmierzyć długość fali świetlnej co jeszcze bardziej podniosło rangę jego odkryć. Warto przeanalizować ilościowy opis tego doświadczenia, który nietrudno znaleźć chociażby w podręczniku do fizyki obejmującym dział optyki.

Na pierwszym ze zdjęć w tej galerii przedstawiony jest schemat doświadczenia Younga odtworzonego metodami współczesnymi tj. przy użyciu wskaźnika laserowego*. Laser jest źródłem spójnego światła monochromatycznego (czyli o jednej barwie/długości fali). Na drodze wiązki światła lasera ustawia się przegrodę z dwoma szczelinami, a za nią ekran na którym obserwować można obraz interferencyjny. W roli ekranu dobrze sprawdzi się gładka ściana w jednolitym kolorze. W zależności od tego jak bardzo rozciągnięty obraz interferencyjny chcemy uzyskać odległość przegroda-ekran powinna wynosić dwa metry lub więcej. Jest kilka sposobów na zrobienie przegrody ze szczelinami w warunkach domowych. Przykładowo można na osmalonym nad świecą kawałku szyby zarysować agrafką albo szpilką dwie szczeliny. Szczeliny można też wykleić na szybie taśmą izolacyjną lub wyciąć je żyletką w aluminiowej folii śniadaniowej. Szczeliny powinny być wąskie i blisko siebie co może wymagać kilku prób ich wykonania. Zdjęcie z przykładowymi szczelinami na tle główki zapałki ma dawać wyobrażenie co do ich rozmiarów. Kolejne dwa zdjęcia przedstawiają obraz interferencyjny otrzymany tym sposobem.

Jeśli chcemy obserwować obraz interferencyjny dysponując zwykłą żarówką trzeba użyć dwóch przegród dokładnie tak jak w oryginalnym doświadczeniu Younga. Tak powstały dwa ostanie zdjęcia. Ekranem w tym przypadku była matryca aparatu. Na jednym z tych zdjęć widać obraz interferencyjny światła monochromatycznego wydzielonego z widma światła białego emitowanego przez żarówkę umieszczoną za pryzmatem. Na ostatnim zdjęciu widać jak interferuje światło białe. W tym przypadku na środku powstaje biały prążek. Kolejne prążki mają charakter tęczy co jest skutkiem zależności położenia prążka na ekranie od długości fali.

* Uwaga! Używając lasera zachowaj szczególną ostrożność. Nie wolno kierować promienia lasera bezpośrednio w oczy ludziom oraz zwierzętom. Ogranicz również do niezbędnego minimum patrzenie boczne na wiązkę lasera i miejsca, na które pada wiązka lasera. Korzystając z aparatu fotograficznego zachowaj ostrożność w ten sam sposób aby zapobiec jego uszkodzeniu.

Powrót