‖ Doświadczenie Younga

Interferencja fal z dwóch szczelin: symulacja z ekranem, wykresem natężenia, pojedynczymi fotonami i kalkulatorem prążków.

Odległość między szczelinami d60 px

Długość fali λ14 px

Szerokość szczeliny a8 px

Natężenie wiązki25 /s

Widok:

Tryb:

Przykłady:

Detektor przy szczelinach (wiadomo, którędy przeszła cząstka) Kierunki maksimów

Co pokazuje ekran

—

Odległość między prążkami Δy ≈ λL/d

—

Jasnych prążków na ekranie

—

Pierwsze zero obwiedni (od środka)

Interferencja

Obraz na ekranie

—

Fotonów na ekranie

Maksima: d·sin θ = m·λ Minima: d·sin θ = (m + ½)·λ
Natężenie: I(θ) = I₀ · cos²(π d sin θ / λ) · sinc²(π a sin θ / λ)
Odległość między prążkami: Δy ≈ λ·L / d

Widok „Promienie” to uproszczony schemat geometryczny: promienie biegną od źródła przez szczeliny do ekranu i gęściej układają się w jasnych prążkach. To ilustracja, a nie trajektorie cząstek. Widok „Pole falowe” pokazuje rzeczywistą sumę fal ze szczelin: po lewej fala płaska, za przesłoną nakładające się fale kołowe.
Po prawej ekran i wykres natężenia I(y). Linia ciągła pokazuje bieżący obraz, linia przerywana — drugi wariant (z detektorem lub bez).
Zwęź szczeliny, a centralny garb natężenia się poszerzy: to dyfrakcja na pojedynczej szczelinie, która działa jak obwiednia prążków.
W trybie „Fotony pojedynczo” każda cząstka trafia w ekran losowo, a prążki wyłaniają się dopiero z wielu trafień. Włącz detektor, a zobaczysz, jak prążki znikają.
Kolor odpowiada długości fali, piksele w symulacji są umowne (λ od 8 do 30 px ≈ 400–700 nm).

Wprowadź rzeczywiste parametry doświadczenia: długość fali, odległość między szczelinami, odległość do ekranu i szerokość szczeliny. Otrzymasz położenie prążków na ekranie.

Długość fali λ, nm

Odległość między szczelinami d, mm

Odległość do ekranu L, m

Szerokość szczeliny a, mm

Rząd maksimum m

Przykłady:

—

Odległość między prążkami Δy ≈ λL/d, mm

—

Położenie m-tego maksimum od środka, mm

—

Kąt θ_m, °

—

Największy rząd m

—

Pierwsze zero obwiedni λL/a, mm

—

Prążków w centralnym garbie

Maksimum m: y_m = L · tan θ_m, sin θ_m = m·λ / d
Zero obwiedni: sin θ = λ / a
Prążków w centralnym garbie: 2·⌈d / a⌉ − 1

Prążki dla różnych kolorów (d = 0,25 mm, L = 2 m)

Kolor	λ, nm	Δy, mm	θ₁, °
Fioletowy	400	3.2	0.09
Niebieski	450	3.6	0.1
Zielony	532	4.26	0.12
Żółty	580	4.64	0.13
Czerwony	650	5.2	0.15
Ciemnoczerwony	700	5.6	0.16

Doświadczenie Younga online: symulacja dwóch szczelin i kalkulator

Bezpłatne interaktywne narzędzie, które pokazuje, jak fale z dwóch szczelin nakładają się i tworzą na ekranie jasne i ciemne prążki. Zmieniaj odległość między szczelinami, długość fali i szerokość szczeliny oraz obserwuj pole falowe i wykres natężenia. Tryb „Fotony pojedynczo” odtwarza budowanie obrazu z pojedynczych trafień, a detektor przy szczelinach pokazuje, dlaczego informacja o drodze niszczy interferencję. Osobny kalkulator liczy położenie maksimów dla prawdziwych laserów i lamp.

Kluczowe pojęcia

Interferencja

Nakładanie się fal spójnych: tam, gdzie grzbiety się pokrywają, fala się wzmacnia, a tam, gdzie grzbiet spotyka dolinę, słabnie lub gaśnie.

d·sin θ = m·λ → maksimum

Dyfrakcja na szczelinie

Fala rozchodzi się za wąskim otworem. Im węższa szczelina, tym szersza obwiednia natężenia, pod którą leżą prążki interferencyjne.

Pierwsze zero: sin θ = λ / a

Spójność

Stała różnica faz między falami z dwóch szczelin. Bez niej prążki się rozmywają. Laser jest spójny, zwykła lampa tylko częściowo.

Detektor drogi → prążki znikają

Gdzie się to stosuje

Szkolne i uniwersyteckie ćwiczenia laboratoryjne z optyki falowej
Pomiar długości fali lasera na podstawie odległości między prążkami
Interferometry, w tym detektory fal grawitacyjnych
Dyfrakcja elektronów i neutronów na kryształach i szczelinach
Wyjaśnianie dualizmu korpuskularno-falowego i pomiarów w mechanice kwantowej
Powłoki antyodbiciowe i cienkie warstwy (kolory bańki mydlanej)

Jak korzystać

W trybie „Fale” przesuwaj suwak d i obserwuj, jak zmienia się odległość między prążkami
Zmieniaj długość fali λ: kolor i szerokość prążków zmienią się razem
Zwężaj szczelinę a, aby zobaczyć obwiednię dyfrakcji
Przełącz się na „Fotony pojedynczo” i obserwuj, jak prążki wyłaniają się z punktów
Włącz detektor przy szczelinach, a interferencja zniknie
W zakładce „Kalkulator” podstaw rzeczywiste λ, d, L, a ze swojego doświadczenia

Najczęstsze pytania

Czym jest doświadczenie Younga z dwiema szczelinami?

To eksperyment, w którym fala spójna (światło, woda, dźwięk, a także elektrony czy fotony) przechodzi przez dwie wąskie szczeliny i pada na ekran. Zamiast dwóch jasnych plam na ekranie widać na przemian jasne i ciemne prążki — obraz interferencyjny. Tak Thomas Young wykazał falową naturę światła na początku XIX wieku.

Dlaczego na ekranie powstają prążki?

Od każdej szczeliny rozchodzi się własna fala. W punktach, w których różnica dróg równa się całkowitej liczbie długości fali (d·sinθ = mλ), fale się wzmacniają — powstaje maksimum. Tam, gdzie różnica dróg równa się połówkowej liczbie (d·sinθ = (m + ½)λ), fale się wygaszają — powstaje minimum.

Od czego zależy odległość między prążkami?

Dla małych kątów odległość między sąsiednimi prążkami wynosi Δy ≈ λL/d. Rośnie wraz z długością fali λ i odległością do ekranu L, a maleje, gdy szczeliny rozsuwa się (d rośnie). Dlatego światło czerwone daje szersze prążki niż niebieskie.

Dlaczego dwie szczeliny dają prążki, nawet gdy fotony lecą pojedynczo?

Każdy foton trafia w ekran w losowym punkcie, ale rozkład wielu takich trafień odtwarza obraz interferencyjny. Prawdopodobieństwo trafienia w dany punkt wyznacza suma amplitud z dwóch szczelin. W trybie „Fotony pojedynczo” widać, jak prążki stopniowo wyłaniają się z pojedynczych punktów.

Co się stanie, jeśli dowiemy się, przez którą szczelinę przeszła cząstka?

Interferencja znika, gdy istnieje informacja o drodze: zamiast prążków na ekranie powstają dwie nakładające się plamy, a obraz jest sumą dwóch osobnych obrazów, po jednym od każdej szczeliny. Ważne, że chodzi o możliwość poznania drogi (na przykład detektor przy szczelinie), a nie o świadomość obserwatora. Włącz opcję detektora w symulacji, aby zobaczyć różnicę.