ヤングの二重スリット実験
ヤングの二重スリット実験は、光の波動性と干渉現象を示す有名な物理学の実験です。1801年に英国の科学者トーマス・ヤングによって初めて行われ、当時競合していたニュートンの粒子説に対して、光の波動説の強力な証拠を提供しました。
実験の仕組み
この実験では、一つのスリットを通過したレーザー光などのコヒーレントな光源が、近接して配置された二つの狭いスリットを持つ障壁に向けられます。光はスリットを通過し、ある距離に置かれたスクリーン上に到達します。もし光が純粋に粒子のような性質を持つなら、スクリーン上には各スリットを通過した光に対応する2つの明るい点が見られるでしょう。しかし、実際に観察されるのは明暗が交互に現れる干渉模様です。
干渉模様の説明
干渉模様は、光の波動性と重ね合わせの原理によって説明されます。二つのスリットを通過した光波は、二つの新しいコヒーレントな波源として現れ、これらの波が空間で重なり合い干渉します。これにより、ある点では波が強化される構成的干渉（明るい縞）が、また別の点では波が打ち消し合う破壊的干渉（暗い縞）が生じます。
干渉模様の数学的表現
スクリーン上の明るい縞の位置は、次の式を用いて決定できます：
y = (L * λ * n) / d
ここで、yは中心最大からn番目の明るい縞までの距離、Lは二重スリットとスクリーンの距離、λは光の波長、nは明るい縞の順番（中心最大の場合は0、最初の明るい縞の場合は1、以降続く）を表し、dは二つのスリット間の距離です。
干渉現象とその応用
ヤングの二重スリット実験は、光の波動性のみならず、回折や他の波（例えば、音波や電子など）の振る舞いを理解する基礎となります。さらに、この実験は量子力学の発展の基礎を築き、干渉模様の研究と類似の実験設定における電子などの粒子の振る舞いから、波粒二重性の概念が生まれました。
干渉は二つ以上の波が相互作用し、新しい波形を生じさせる現象で、相互作用する波の位相関係によって構成的または破壊的干渉が生じます。光波の場合、同位相で相互作用すると、その振幅が加算され明るい点が生じます（構成的干渉）。逆位相で相互作用すると、振幅が相殺され暗い点が生じます（破壊的干渉）。
干渉模様は、薄膜干渉やホログラフィー、無線周波数干渉など、様々な電磁現象で観察されます。これらの現象の理解と操作は、干渉計、通信システム、光学デバイスなどの設計と最適化に不可欠です。
