Young's interference experiment
यंग का हस्तक्षेप प्रयोग, जिसे यंग का डबल-स्लिट इंटरफेरोमीटर भी कहा जाता है, आधुनिक डबल-स्लिट प्रयोग का मूल संस्करण था, जिसे उन्नीसवीं शताब्दी की शुरुआत में थॉमस यंग द्वारा किया गया था। इस प्रयोग ने प्रकाश के तरंग सिद्धांत की सामान्य स्वीकृति में एक प्रमुख भूमिका निभाई। यंग की अपनी राय में, यह उनकी कई उपलब्धियों में से सबसे महत्वपूर्ण थी। 17वीं और 18वीं शताब्दी में प्रकाश प्रसार के सिद्धांत इस अवधि के दौरान, कई वैज्ञानिकों ने प्रायोगिक टिप्पणियों के आधार पर प्रकाश के एक तरंग सिद्धांत का प्रस्ताव रखा, जिसमें रॉबर्ट हुक, क्रिस्टियन ह्यूजेन्स और लियोनहार्ड यूलर शामिल थे। हालांकि, आइज़ैक न्यूटन, जिन्होंने प्रकाश की कई प्रयोगात्मक जांच की थी, ने प्रकाश के तरंग सिद्धांत को खारिज कर दिया था और प्रकाश के अपने कॉर्पस्कुलर सिद्धांत को विकसित किया था, जिसके अनुसार प्रकाश को छोटे कणों के रूप में एक चमकदार शरीर से उत्सर्जित किया जाता है। यह सिद्धांत उन्नीसवीं शताब्दी की शुरुआत तक इस तथ्य के बावजूद हावी रहा कि किनारों पर या संकीर्ण छिद्रों में विवर्तन प्रभाव, पतली फिल्मों और कीट पंखों में रंग, और दो प्रकाश किरणों के पार होने पर प्रकाश कणों की एक दूसरे से टकराने में स्पष्ट विफलता सहित कई घटनाओं को कॉर्पस्कुलर सिद्धांत द्वारा पर्याप्त रूप से समझाया नहीं जा सका, जिसके बावजूद, पियरे-साइमन लाप्लास और जीन-बैप्टिस्ट बायोट सहित कई प्रतिष्ठित समर्थक थे। 1790 के दशक में गोटिंगेन में चिकित्सा का अध्ययन करते हुए, यंग ने ध्वनि के भौतिक और गणितीय गुणों पर एक थीसिस लिखा और 1800 में, उन्होंने रॉयल सोसाइटी (1799 में लिखा गया) को एक पेपर प्रस्तुत किया, जिसमें उन्होंने तर्क दिया कि प्रकाश भी एक तरंग गति थी। उनके विचार का एक निश्चित मात्रा में संदेह के साथ स्वागत किया गया क्योंकि यह न्यूटन के कॉर्पस्कुलर सिद्धांत का खंडन करता है। फिर भी, उन्होंने अपने विचारों को विकसित करना जारी रखा। उनका मानना था कि एक तरंग मॉडल कॉर्पस्कुलर मॉडल की तुलना में प्रकाश प्रसार के कई पहलुओं की बेहतर व्याख्या कर सकता हैः 1801 में, यंग ने रॉयल सोसाइटी को "ऑन द थ्योरी ऑफ लाइट एंड कलर्स" नामक एक प्रसिद्ध पेपर प्रस्तुत किया जो विभिन्न हस्तक्षेप घटनाओं का वर्णन करता है। 1803 में, उन्होंने अपने प्रसिद्ध हस्तक्षेप प्रयोग का वर्णन किया। आधुनिक डबल-स्लिट प्रयोग के विपरीत, यंग का प्रयोग एक छोटे से छेद के माध्यम से सूरज की रोशनी (एक संचालन दर्पण का उपयोग करके) को दर्शाता है, और एक पेपर कार्ड का उपयोग करके पतली किरण को आधे में विभाजित करता है। उन्होंने प्रयोग के अपने विवरण में दो छिद्रों के माध्यम से प्रकाश को पारित करने की संभावना का भी उल्लेख किया हैः आकृति एक दूर-क्षेत्र देखने वाले तल के लिए ज्यामिति दिखाती है। यह देखा गया है कि दो बिंदु स्रोतों से देखने वाले तल में दिए गए बिंदु तक यात्रा करने वाले प्रकाश के सापेक्ष पथ कोण θ के साथ भिन्न होते हैं, ताकि उनके सापेक्ष चरण भी भिन्न हों। जब पथ अंतर तरंग दैर्ध्य की एक पूर्णांक संख्या के बराबर होता है, तो दोनों तरंगें अधिकतम चमक देने के लिए एक साथ जुड़ती हैं, जबकि जब पथ अंतर आधा तरंग दैर्ध्य, या डेढ़ आदि के बराबर होता है, तो दोनों तरंगें रद्द हो जाती हैं, और तीव्रता कम से कम होती है। रैखिक पृथक्करण (दूरी)-स्क्रीन पर किनारों (अधिकतम चमक वाली रेखाओं) के बीच समीकरण द्वारा दिया जाता हैः जहाँ स्लिट और स्क्रीन के बीच की दूरी है, प्रकाश की तरंग दैर्ध्य है और स्लिट पृथक्करण है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। किनारों की कोणीय दूरी, तब दी जाती है जहाँ <<1, और λ प्रकाश की तरंग दैर्ध्य है। यह देखा जा सकता है कि किनारों की दूरी तरंग दैर्ध्य, छेदों के पृथक्करण और स्लिट्स और अवलोकन तल के बीच की दूरी पर निर्भर करती है, जैसा कि यंग ने उल्लेख किया है। यह अभिव्यक्ति तब लागू होती है जब प्रकाश स्रोत की एकल तरंग दैर्ध्य होती है, जबकि यंग ने सूर्य के प्रकाश का उपयोग किया, और इसलिए सफेद-प्रकाश के किनारों को देख रहा था जिसका वह ऊपर वर्णन करता है। एक सफेद हल्के फ्रिंज पैटर्न को विभिन्न रंगों के अलग-अलग फ्रिंज पैटर्न के एक समूह से बना माना जा सकता है। इन सभी का केंद्र में अधिकतम मूल्य होता है, लेकिन उनकी दूरी तरंग दैर्ध्य के साथ भिन्न होती है, और अधिरोपित पैटर्न रंग में भिन्न होंगे, क्योंकि उनकी अधिकतमता अलग-अलग स्थानों पर होगी। आम तौर पर केवल दो या तीन किनारे देखे जा सकते हैं। यंग ने इस सूत्र का उपयोग बैंगनी प्रकाश की तरंग दैर्ध्य 400 एनएम और लाल प्रकाश की तरंग दैर्ध्य लगभग दोगुनी होने का अनुमान लगाने के लिए किया-जिन परिणामों के साथ हम आज सहमत होंगे। इन वर्षों में, यंग के सिद्धांतों पर अहस्ताक्षरित हमलों की एक श्रृंखला एडिनबर्ग रिव्यू में दिखाई दी। अनाम लेखक (बाद में एडिनबर्ग रिव्यू के संस्थापक हेनरी ब्रोहम के रूप में प्रकट) पढ़ने वाली जनता के बीच यंग की विश्वसनीयता को कम करने में सफल रहे कि एक प्रकाशक जो यंग के रॉयल इंस्टीट्यूशन व्याख्यान प्रकाशित करने के लिए प्रतिबद्ध था, सौदे से पीछे हट गया। इस घटना ने यंग को अपने चिकित्सा अभ्यास पर अधिक ध्यान केंद्रित करने और भौतिकी पर कम ध्यान केंद्रित करने के लिए प्रेरित किया। प्रकाश के तरंग सिद्धांत की स्वीकृति 1817 में, फ्रेंच एकेडमी ऑफ साइंसेज के कॉर्पस्कुलर सिद्धांतकारों, जिनमें सिमोन डेनिस पॉइसन शामिल थे, को इतना विश्वास था कि उन्होंने अगले वर्ष के पुरस्कार के लिए विषय को विवर्तन के रूप में निर्धारित किया, यह निश्चित था कि एक कण सिद्धांतकार इसे जीत लेगा। ऑगस्टिन-जीन फ्रेसनेल ने तरंग सिद्धांत पर आधारित एक शोध प्रबंध प्रस्तुत किया और जिसके सार में ह्यूजेन्स के सिद्धांत और यंग के हस्तक्षेप के सिद्धांत का संश्लेषण शामिल था। पॉइसन ने फ्रेसनेल के सिद्धांत का विस्तार से अध्ययन किया और निश्चित रूप से प्रकाश के कण सिद्धांत के समर्थक होने के नाते इसे गलत साबित करने का एक तरीका खोजा। पॉइसन ने सोचा कि उन्होंने एक दोष पाया है जब उन्होंने तर्क दिया कि फ्रेसनेल के सिद्धांत का एक परिणाम यह था कि प्रकाश के एक बिंदु स्रोत को अवरुद्ध करने वाली एक गोलाकार बाधा की छाया में एक अक्ष पर उज्ज्वल स्थान मौजूद होगा, जहां प्रकाश के कण-सिद्धांत के अनुसार पूर्ण अंधेरा होना चाहिए। फ्रेसनेल का सिद्धांत सच नहीं हो सकता था, पॉइसन ने घोषणा कीः निश्चित रूप से यह परिणाम बेतुका था। (पॉइसन स्पॉट रोजमर्रा की स्थितियों में आसानी से नहीं देखा जाता है, क्योंकि प्रकाश के अधिकांश रोजमर्रा के स्रोत अच्छे बिंदु स्रोत नहीं हैं। वास्तव में यह एक मध्यम उज्ज्वल तारे की केंद्रित दूरबीन छवि में आसानी से दिखाई देता है, जहां यह विवर्तन वलय की एक संकेंद्रित श्रृंखला के भीतर एक उज्ज्वल केंद्रीय स्थान के रूप में दिखाई देता है।) हालाँकि, समिति के प्रमुख, डोमिनिक-फ्रैंकोइस-जीन अरागो ने सोचा कि प्रयोग को अधिक विस्तार से करना आवश्यक था। उन्होंने मोम के साथ एक कांच की प्लेट में 2-मिमी धातु की डिस्क को ढाला। सभी को आश्चर्यचकित करते हुए वह अनुमानित स्थान का अवलोकन करने में सफल रहे, जिसने अधिकांश वैज्ञानिकों को प्रकाश की तरंग-प्रकृति के बारे में आश्वस्त किया। अंत में, फ्रेसनेल ने प्रतियोगिता जीत ली। उसके बाद, प्रकाश के कॉर्पस्कुलर सिद्धांत को पराजित कर दिया गया, जिसके बारे में 20वीं शताब्दी तक फिर से नहीं सुना गया। अरागो ने बाद में उल्लेख किया कि इस घटना (जिसे कभी-कभी अरागो स्पॉट कहा जाता है) को पहले ही जोसेफ-निकोलस डेलिस्ले द्वारा देखा जा चुका था।