Het zullen echter Youngs proeven met lichtbuiging zijn,
en de door hem daarvan in het kader van zijn golftheorie
gegeven kwantitatieve verklaring, die het pleit voor zijn
theorie tenslotte winnen. De interferentieproef van
Young, met de twee spleten, wordt nog steeds in de
meeste schoolboeken opgehaald ter illustratie van het
golfkarakter van licht en het principe van de interferentie
van lichtgolven. Onbekend is veelal dat dit experiment
,,de proef van Young" in feite reeds een later en
ingewikkelder experiment is.
Het eerdere experiment is buitengewoon simpel, ik laat
Young zelf aan het woord: ,,lk maakte een klein gat in
een vensterblinde en bedekte dit met een stuk dik pa
pier, dat ik met een fijne naald perforeerde. Teneinde de
waarneming te vergemakkelijken, plaatste ik een kleine
spiegel buiten de vensterblinde, in een zodanige positie
dat het zonlicht vrijwel horizontaal op de tegenover
liggende muur werd gereflecteerd, zodat een kegel
divergerend licht over een tafel werd geworpen. Ik
bracht een kartonnen strookje van eendertigste inch
breedte in de zonnebundel en observeerde de schaduw
ervan op de muur of op andere schermen op verschillen
de afstanden. Naast de kleurenfranjes aan beide zijden
van de schaduw, was de schaduw zelf verdeeld door
dergelijke evenwijdige lijnen van geringer afmetingen,
verschillend in getal al naar gelang de afstand waarop de
schaduw werd waargenomen, echter het midden van de
schaduw steeds wit latend. Deze lijnen nu waren de
gezamenlijke effecten van de hoeveelheid licht die aan
beide zijden van de strook passeerden en in de schaduw
afbogen.[2].
De proef is eenvoudig herhaalbaar door een speldeprik in
een kartonnetje op de lens van een diaprojector te mon
teren; de speld zelf wordt vervolgens op enige meters
daarachter in de uittredende bundel gehouden en het
schaduwbeeld ervan op enige decimeters afstand met
een oculair waargenomen. Figuur 2 (p. 258) toont een
dergelijk buigingspatroon: interferentielijnen in het scha
duwbeeld van de speld. Young berekent uit de afme
tingen van de buigingspatronen de golflengte van het
licht. De uitkomsten blijken nauwkeurig overeen te ko
men met de eerder door hem uit de Newtonringen bere
kende golflengten.
Met deze verklaring van twee, nooit eerder gerelateerde,
optische verschijnselen vanuit één enkel principe in
terferentie van lichtgolven krijgt de golftheorie
tenslotte vaste voet aan de grond. Young merkt dan ook
zelfverzekerd op: „Diegenen die aan Newtons theorie
van het licht verknocht zijn, zouden er goed aan doen te
trachten enige verklaring voor deze experimenten te be
denken, ontleend aan hun eigen doctrines; en als zij in
de poging falen, zich tenminste te onthouden van onge
gronde protesten tegen een systeem dat is gebaseerd op
de nauwkeurigheid van zijn toepassing op al deze feiten,
en op een duizend overeenkomstige andere" [2].
De waarheid van de golftheorie staat voor Young echter
allerminst vast, het blijft een hypothese en Young
spreekt dan ook voorzichtig over „veronderstelde gol
vingen". Young werkt het onderwerp verder uit en publi
ceert dan in zijn Royal Institution Lecture „On the nature
of light and colours" zijn beroemde interferentieproef
met beide spleten [31. In dit experiment wordt de speld
vervangen door twee nabijgelegen zeer nauwe spleten
of gaatjes „die beschouwd mogen worden als centra
van lichtuitbreiding, vanwaaruit licht in alle richtingen
wordt afgebogen. In dit geval, wanneer de twee nieuw
gevormde bundels op een scherm worden opgevangen,
is hun licht verdeeld door donkere strepen in vrijwel gelij
ke delen, die echter wijder worden naarmate het scherm
verder verwijderd is van de beide gaatjes, en tevens wij
der naarmate de gaatjes dichter bijeen staan. Het mid
den van deze lichtverdeling is altijd licht, en de heldere
strepen aan iedere zijde staan op een zodanige afstand,
dat het licht afkomstig van één der gaatjes een langere
afstand moet hebben afgelegd, dan dat afkomstig van
het andere gaatje, en wel ter grootte van een interval van
één, twee of drie of meer van de veronderstelde gol
vingen, terwijl de tussenliggende donkere strepen over
eenkomen met een verschil van één halve veronder
stelde golving, van anderhalf, van twee-en-een-half, of
meer.
Uit een vergelijking van de verschillende experimenten
blijkt, dat de breedte van de golvingen die het rode licht
vormen, verondersteld moet worden in lucht ongeveer
één 36duizendste inch te bedragen, die van het extreme
violet ongeveer één 60duizendste; het gemiddelde van
het hele spectrum ongeveer één 45duizendste. De com
binatie van twee hoeveelheden wit licht, op grote af
stand waargenomen, vertoont enkele zwarte en witte
strepen, hoewel bij nadere beschouwing de effecten van
een oneindig aantal strepen van verschillende breedten
blijken te zijn samengevoegd tot een prachtige verschei
denheid van in elkaar overlopende tinten."
Figuur 3 (p. 258) geeft het resultaat van dit experiment
weer; de overeenkomst tussen dit verschijnsel en de rin
gen van Newton is opvallend en indiceert reeds, kwalita
tief, een gemeenschappelijke oorzaak. Figuur 4 toont de
door Young aangegeven overeenkomst tussen de inter
ferentie van lichtgolven in zijn buigingsproef en de proef
met interferentie van watergolven in een golfbak. De
proef kan met het gaatje voor de projector en twee zeer
fijne, nabijgelegen speldeprikjes in een kartonnetje
wederom eenvoudig worden herhaald.
Hoe de plaats der lijnen en hun onderlinge afstand af
hangt van de golflengte, wordt eenvoudig zichtbaar,
wanneer men figuur 3 achtereenvolgens door een rood,
een groen en een violet filter waarneemt; de lijnfrequen-
tie blijkt in deze volgorde toe te nemen.
De periode p van het raster is, naast de golflengteaf
hankelijkheid, tevens afhankelijk van de hoek 2a, waar
onder beide interfererende bundels het vlak van waar
neming treffen:
waarin s de afstand tussen beide bronnetjes en het vlak
van waarneming, en h de afstand tussen beide bronne
tjes voorstelt. Het buigingspatroon bijvoorbeeld van
twee, 0,5 mm uiteengeplaatste, spleten op een afstand
van 50 cm waargenomen, zal dan bestaan uit lijnen met
een periode van 0,5 mm, (2 0,5 nm).
De buigingslijnen zijn tevens ruimtelijk steeds loodrecht
georiënteerd op de verbindingslijn tussen beide bron
netjes, zodat het buigingspatroon dus de feitelijke infor
matie bevat, als het ware in gecodeerde vorm, over de
positie van de oorspronkelijke lichtbronnen in de ruimte.
De lezer zal echter, al experimenterend, reeds hebben
bemerkt, en het blijkt ook uit figuur 3, dat het lijncontrast
naar de rand van het patroon snel afneemt; niet veel
meer dan circa 10 lijnen, aan beide zijden van de centrale
heldere lijn, zijn zichtbaar.
Dit maximale wegverschil van 10 golflengten, waarbij
nog juist interferentie waarneembaar is, vindt zijn oor
zaak in de geringe coherentie van de witte lichtbron. In
260
NGT GEODESIA 83
