ניסוי שני הסדקים (או ניסוי יאנג) בוחן האם קרינה או חלקיקים מתפשטים כגל או כחומר. התצפית המרכזית היא דפוס של פסים בהירים וחושכים שנוצר כתוצאה מהתאבכות, כאשר גלים מחזקים או מבטלים זה את זה. הניסוי הראה שאור וחומר יכולים להציג גם תכונות גליות וגם תכונות חלקיקיות. זהו אחד הניסויים המרכזיים שמוביל להבנה הקוונטית ההסתברותית של החומר.
לפני ניסוי יאנג היו שתי תפיסות תחרותיות: ניוטון ראה אור כחבילת חלקיקים, והויגנס הציע שהאור הוא גל. יאנג ביצע ניסיון כדי להכריע ביניהן. התוצאות הובילו לשינוי בתפיסה מדגם חלקיקי רגיל למודל גל אלקטרומגנטי, ואילצו לשקול גם דפוסים משולבים של גלים־חלקיקים עבור חומר.
בגרסה המקורית יאנג פיצל אלומת שמש לשתי אלומות באמצעות קלף דק. על הקיר הופיעה תבנית של פסים, סימן אופייני להתאבכות. מפגש של שתי אלומות פרסם פסי אור בהירים וחושכים במקום שבו הגלים התחזקו או הביטלו.
ברוב ההדגמות משתמשים במחסום עם שני סדקים צרים ומקור אור אחיד. האור שעובר דרך הסדקים מתפצל לשתי אלומות שמפריעות זו לזו על המסך ויוצרות תבנית חזרתית של בהיר/חשוך.
התבנית מראה שהתנהגות הגל חשובה: מיקום הפסים תלוי באורך הגל, במרחק בין הסדקים ובמרחק למסך. פסים בהירים נוצרים במקום שבו הגלים מחזקים זה את זה, ופסים חשוכים נוצרים כאשר הם מבטלים זה את זה.
בתחילת המאה ה-20 ניסו את הניסוי עם אלקטרונים, חלקיקים מטבעם. התוצאה הייתה זהה: גם אלקטרונים יצרו תבנית התאבכות. אפילו כששוגר אלקטרון אחד־אחד, ההצטברות לאורך זמן יצאה כפסים. זה מצביע על כך שאלקטרון מתואר על ידי פונקציית גל, הוראה מתמטית שמציינת היכן סביר למצוא את החלקיק.
המסקנה היא של חלקיקים כמו אלקטרון יש תכונות גליות. ניסוי הבהיר שגם מדידה של תכונה חלקיקית וגם מדידה של תכונה גלית יכולות להתגלות, בהתאם לאופן המדידה. פירוש פונקציית הגל כמידת הסתברות לקבלת המדידה הוא ההסבר המקובל, אם כי יש עליו דיונים פילוסופיים.
שינויים בפריסה, במיקום המקור או בשיטה להגשת חלקיקים משפיעים על תבנית ההתאבכות. בתורת הקוונטים התופעה הזאת נקראת אפקט הצופה, כי פעולת המדידה משנה את התוצאה.
ניתן לתאר כמותית את מיקום הפסגות והעמקים בעזרת פרמטרים פיזיקליים עיקריים: אורך הגל, מרחק בין הסדקים ומרחק למסך. תחת הנחות מקובלות מקבלים קשרים פשוטים שמראים כי הגדלה של אורך הגל או הקטנה של המרחק בין הסדקים מגדילים את ההפרדה בין הפסים.
התבנית שנרשמת על המסך קשורה מתמטית לפורייה של צורת הסדקים. כלומר, מתוך התבנית אפשר לשאוב מידע על הצורה והמרחקים במחסום.
שימוש מעשי חשוב הוא קריסטלוגרפיה: ניתוח דפוסי התאבכות מאפשר ללמוד על חומרים וגבישים. כך חוקרים מבנים של חומרים ומולקולות על ידי בחינת תמונת ההתאבכות שלהם.
ניסוי שני הסדקים בודק אם אור וחלקיקים מתנהגים כמו גל או כמו כדורון. כשגלים נפגשים הם יכולים להתחזק או לבטל את זה את זה. זה יוצר פסים של אור וחושך על מסך.
היו מדענים שאמרו שאור הוא חלקיקים, ואחרים שאמרו שהוא גל. ניסוי יאנג הראה שאור מתנהג כמו גל.
יאנג חילק אלומת שמש לשתי אלומות. על הקיר נוצרו פסים בהירים וחושכים. זה קרה בגלל שהגלים חזקו או ביטלו זה את זה.
המקומות של הפסים תלויים באורך הגל ובמרחק בין הסדקים. אור בגל קצר נותן פסים קרובים יותר, ואור בגל ארוך נותן פסים רחוקים יותר.
כאשר עשו את הניסוי עם אלקטרונים (חלקיקים קטנים), הם גם יצרו פסים. אפילו אלקטרון אחד־אחד הראה שביחד הם יוצרים דפוס של גל. זה אומר שלחלקיקים יש גם תכונות של גל.
מסקנה חשובה: אור וחומר יכולים להיות גם גל וגם חלקיק. יש להם "פונקציית גל", כלי מתמטי שמראה איפה סביר למצוא את החלקיק. ניסוי זה חשוב מאוד למדעים וליישומים.
חוקרים משתמשים בדפוסי ההתאבכות כדי ללמוד על חומרים. כך מגלים כמה הסדקים גדולים ומה המרחק ביניהם.
תגובות גולשים