Young's dobbeltspalteeksperiment | et eksperiment, som først blev udført af fysikeren Thomas Young

Forsøget

Grundversionen af dette eksperiment er meget enkel. Det kræver kun en dobbeltspalteanordning som den på billedet, noget til at holde dobbeltspalteanordningen stille og en god laser, som f.eks. den slags laser, der bruges af håndværkere til at "tegne" lige linjer, når de er i gang med at bygge. Laseren er understøttet, så den kan kun flyttes med vilje. Den rettes mod det centrale punkt mellem de to spalter fra et punkt på ca. en halv meters afstand. Noget som et filmlærred eller en glat hvid væg opsættes på den anden side af dobbeltspalteanordningen flere meter væk. Når det hele er fastgjort, vil der vise sig et mønster af lyse og mørke bånd.

Lasere kan producere en eller flere fotoner, når de får en vis mængde elektricitet. Fotonen eller fotonerne kommer ud af et meget lille hul inden for et velkendt tidsrum. Lysets hastighed er kendt, så det kan forudsiges, hvornår fotonerne vises på skærmen. Når fotonerne produceres én ad gangen, er det, der vises på skærmen, individuelle lyspletter. Hvis fotoner var bølger, ville vi forvente, at de spredte sig, mens de bevægede sig og vaskede sig ud over et stort område af skærmen, men det sker aldrig. Hvis fotoner var partikler, ville vi forvente, at de ville dukke op på to punkter på skærmen, der er forbundet med laseren gennem de to spalter i midten. Men det er heller ikke det, der sker.

Da Thomas Young foretog dette eksperiment, havde han ingen laser. Han forstod det ved at forestille sig, at lys var som bølger af vand. Han tænkte, at lysbølger bevægede sig ud fra lyskilden som bølger, der breder sig ud fra en sten, der falder ned i en dam, og at når bølgefronterne rammer dobbeltspaltene, så kommer den oprindelige bølge igennem ved de to spalter, og der er to forskellige bølger fra da af. Det var let at regne ud, hvordan to bølger ville interagere for at frembringe de lyse bånd og mørke bånd (ofte kaldet "frynser") på skærmen. Han sagde, at han havde bevist teorien om, at lys er bølger.

Men der var store problemer. Lyset blev ikke vist på skærmen som bølger, der skyllede hen over den. Lyset blev forstået som sværme af fotoner, der hver for sig ramte detektionsskærmen. Og meget overraskende kunne en enkelt foton interferere med sig selv, som om den var en enkelt bølge, der passede til den gamle bølgebeskrivelse. Den delte sig i to bølger ved dobbeltspalteanordningen, og de blev derefter kombineret ved skærmen.

 
Samme apparat, en åben spalte vs. to åbne spalter (bemærk de 16 frynser).  


J er afstanden mellem frynserne. J = Dλ/B "D" = afstand. S2 til F, λ = bølgelængde, B = afstand a til b  

Betydning for fysikken

Dobbeltspalteeksperimentet blev et klassisk tankeeksperiment for sin klare forklaring af kvantemekanikkens centrale gåder.

 

Betydning for filosofien

Dobbeltspalteeksperimentet har været af stor interesse for filosoffer, fordi den kvantemekaniske adfærd, som det viser, har tvunget dem til at genoverveje deres idéer om klassiske begreber som f.eks:

• "partikler",
• "bølger",
• "location",
• "flytning fra et sted til et andet" og
• "observation".

Erfaringer i den subatomare partiklers mikroverden tvinger os til at genoverveje nogle af vores mest almindelige idéer.^[why?]

Andre websteder

• Kvantefysik forklarer dobbeltspalteeksperimentet (tegneserie fra filmen "What the Bleep do we know?")
• Film af et dobbeltspalteeksperiment udført med elektroner. Man kan se enkelte elektroner ramme skærmen, og man kan se, hvordan frynserne opbygges over tid.

 
Bevægende billede, der viser, hvordan en serie af bølger rammer en dobbeltspalte og producerer to serier af bølger, der interfererer med hinanden.