Фундамент наших представлений о природе света закладывался в далеком XVII веке. В результате жаркого спора Ньютона с Гюйгенсом победителем вышел Гюйгенс со своей волновой теорией света. Победить Гюйгенсу помог Юнг, получив интерференцию света на двух щелях, и объяснив ее на примере двух водяных волн. Но иногда стоит повторить опыты, проведенные несколько веков назад. Особенно, если старая теория начинает стремительно обрастать парадоксами.
У водяных волн интерференция действительно примерно так и выглядит, как ее рисуют и снимают. Особенно, если источников два. Но интерференция света ничего общего с водяной волной не имеет! –
Во-первых, от действительно точечного источника на двух щелях получаются два светлых пятна, как и предсказывал Ньютон.
Во-вторых, интерференция света на двух щелях получается только от протяженного источника. И полосы всего три. Позиционируется, что экран с небольшим отверстием после протяженного источника превращает источник в точечный. Это не верно. Экран с небольшим отверстием после протяженного источника работает по принципу камеры обскуры (рис. a). Вероятно, с толку сбивает наличие у камеры обскуры ящика. Можно поместить экран с двумя щелями прямо в камеру (рис. b) Можно убрать боковые стенки (рис. c).
Глупо было бы надеяться, что специально для опыта Юнга свет в такой конструкции превращается в подобие водяной волны.
Основные отличия интерференции по типу водяной волны и интерференции света.
1. Для водяных волн характерна четкая картинка наложения главного максимума на всем протяжении продвижения волновых фронтов. То есть, где бы мы не поставили экран, картинка должна быть четкой.
Для света четкая картинка будет наблюдаться в одном-единственном варианте, при котором будут соблюдены определенные расстояния: (i) между источником и преградой с отверстием, (ii) между преградами с одним и с двумя отверстиями, (iii) между преградой с двумя отверстиями и экраном. Расстояния зависят от размеров данного источника, отверстия и щелей.
2. Для водяных волн ширина центрального максимума зависит от величины гребня, то есть, от длины волны.
Для света это означало бы ширину центральной полосы в пределах х10^7 м.
На практике ширина полос будет зависеть от размеров источника, щелей и расстояния до экрана, и хорошо заметна.
3. Юнг почему-то построил свое объяснение для света, совершенно не учитывая, что это исключительно два первых волновых фронта воды накладываются только друг на друга, а по какому-нибудь (да хотя бы 35-му) по счету фронту «проедутся» все предыдущие фронты в самых разнообразных фазах.
При внимательном рассмотрении опыта Юнга находятся и другие несовпадения с поведением водяной волны и поведением света.
Опыт с частично окрашенным источником совершенно однозначно доказывает, что никаких волновых фронтов по типу водяных у света не наблюдается. А интерференция света обусловлена распределением частиц света от протяженного источника. Каждая из щелей в преграде является самостоятельной камерой-обскурой а изображения от обоих отверстий накладываются.
На рисунке а. источник слева частично окрашен в красный цвет. Роль первой преграды выполняет диск с круглым отверстием. Преграда с двумя щелями картонная. Размер перемычки между щелями 0.002м, ширина щелей 0.0015м. (При большей ширине перемычки минимумы выражены больше. Изображение больше окрашено справа.
На рисунке б. источник окрашен снизу – изображение окрашено сверху.