Mihály György

I. Hullám vagy részecske?

Interferencia

1. ábra

2. ábra

A fény esetében ilyen erősítések és kioltások épp így fellépnek. A fényhullámok interferenciája jól szemléltethető egy olyan kísérletben, amikor a fénysugár egy ernyőre kétféle útvonalon is eljuthat; például egy kitakaró lapon vágott egyik vagy másik résen keresztül (3. ábra). Ha csak az A rés van nyitva, az ernyőn egy egyszerű fényfoltot látunk, a rés irányának megfelelő helyen. Ha csak a B rést nyitjuk ki, a folt egy kicsit odébb kerül, de nem történik lényeges változás.

Amikor azonban mindkét rés nyitva van, azaz a fény kétféle úton juthat el az ernyőre, az útkülönbségtől függően világos és sötét tartományok jelennek meg.

3. ábra

Fényelektromos jelenség

Az interferencia csíkjait rögzíteni lehet egy fotopapíron, vagy közvetlenül rávetíthetjük egy digitális kamera CCD detektorára, amelyben egy síklapon elhelyezkedő pixelek sorai és oszlopai érzékelik a sötét és világos tartományokat. Az így felvett interferenciaképen a csíkok helye és intenzitása nagy pontossággal megegyezik azzal, ami a hullámegyenletekből számolható. Nagy meglepetés éri azonban a fotóst, ha az expozíciós időt változtatva alaposan megnézi, hogyan alakul ki ez a fénykép. A fényképezés idejének növelésével a felvétel természetesen egyre világosabb lesz, hiszen egyre több fény éri a detektort. A kivilágosodás azonban nem folyamatos, hanem az ernyő különböző részein véletlenül felvillanó képpontokból épül fel (lásd az animációt - gif, 92K). Úgy tűnik, hogy a fény mégsem hullám, hiszen akkor a hullámfront egyszerre érné el a detektor teljes felületét, s a kép mindenütt fokozatosan erősödne. Ehelyett a fénysugár részecskék sorozatának látszik, s ahova sok részecske csapódik be, ott lesz fényes a felvétel.

4. ábra

Fényrészecske: a foton

5. ábra

Kevéssé ismert, hogy Einstein nem a relativitáselméletért, hanem a fényelektromos effektus értelmezésért kapott Nobel-díjat. E Nobel-díjas jelenség alkalmazásával olyan hétköznapi események során találkozunk, mint például amikor egy automata ajtó kinyílik előttünk, vagy a tévéhíradó videokamerával felvett képeit nézzük.

6. ábra