Fentes de Young

Cette expérience est très simple. Elle ne nécessite qu'un dispositif à double fente comme celui de la photo, quelque chose pour maintenir le dispositif à double fente immobile et un bon laser comme celui utilisé par les ouvriers pour "dessiner" des lignes droites lorsqu'ils construisent. Le laser est supporté de sorte qu'il ne peut être déplacé que dans un but précis. Il est dirigé vers le point central entre les deux fentes à partir d'un point situé à environ un demi-mètre de distance. Un écran de cinéma ou un mur blanc lisse est placé de l'autre côté du dispositif à double fente à plusieurs mètres de distance. Lorsque tout est fixé, un motif de bandes claires et sombres apparaît.

Les lasers peuvent produire un ou plusieurs photons lorsqu'ils reçoivent une certaine quantité d'électricité. Le ou les photons sortent d'un très petit trou dans une période de temps bien connue. La vitesse de la lumière étant connue, il est possible de prévoir le moment où les photons apparaissent à l'écran. Lorsque les photons sont produits un par un, ce qui apparaît à l'écran, ce sont des points lumineux individuels. Si les photons étaient des ondes, on s'attendrait à ce qu'ils se propagent en se déplaçant et en traversant une large zone de l'écran, mais cela n'arrive jamais. Si les photons sont des particules, on s'attendrait à ce qu'ils apparaissent en deux points de l'écran reliés au laser par les deux fentes du milieu. Mais ce n'est pas ce qui se passe non plus.

Lorsque Thomas Young a fait cette expérience, il n'avait pas de laser. Il l'a compris en imaginant que la lumière était comme des vagues d'eau. Il pensait que les ondes lumineuses s'éloignaient de la source de lumière comme les ondes se propageant à partir d'un galet tombé dans un étang, et que lorsque les fronts d'onde frappaient les doubles fentes, alors l'onde originale passait par les deux fentes et il y avait désormais deux ondes différentes. Il était facile de comprendre comment deux ondes interagissaient pour produire les bandes claires et les bandes sombres (souvent appelées "franges") à l'écran. Il a dit qu'il avait prouvé la théorie selon laquelle la lumière est une onde.

Mais il y a eu de gros problèmes. La lumière n'apparaissait pas à l'écran sous forme de vagues qui la traversaient. La lumière a été comprise comme des essaims de photons qui frappent individuellement l'écran de détection. Et, très étonnamment, un seul photon pouvait interférer avec lui-même comme s'il s'agissait d'une seule onde qui correspondait à la description de l'ancienne onde. Il se divisait en deux ondes au niveau du dispositif à double fente, et elles se combinaient ensuite à l'écran.

L'expérience à double fente est devenue une expérience de pensée classique pour son explication claire des énigmes centrales de la mécanique quantique.