Призма и маятник. Десять самых красивых экспериментов в истории науки

В своем трактате 1800 года Юнг рассматривает интерференцию только применительно к звуковым волнам, не перенося свои выводы на свет, несмотря на то, что основная часть исследования посвящена именно свету. Главным достижением Юнга стало установление существования самого явления интерференции, осознание его фундаментальной роли в волновом движении и понимание того, что оно имеет место повсюду, где сталкиваются различные волны. Однако из описания, которое Юнг приводит в своей работе, невозможно понять ни всю степень оригинальности открытия, ни даже роль самого ученого. Юнг как будто вовсе не стремится привлечь внимание читателя к своему открытию и просто пишет о том, что при пересечении звуковых волн каждая частица той среды, через которую они проходят – например, молекулы воды или воздуха, – принимает участие в движении обеих волн. Юнг не высказывает никаких притязаний на научный приоритет в обнаружении этого явления, словно оно давно уже всем известно и всеми хорошо понимается. Он скромно, как бы между прочим, упоминает о нем, просто исправляя ошибочное мнение одного коллеги82.

В следующем году Юнг распространил объяснение явления интерференции на волны на поверхности воды и света. Позднее он писал:

...

«В мае 1801 года, размышляя над прекрасными экспериментами Ньютона, я обнаружил закон, который, как представляется, способен пролить свет на гораздо большее число интересных феноменов, нежели любой другой оптический принцип, известный доселе.

Я попытаюсь объяснить данный закон с помощью сравнения. Предположим, что некоторое количество одинаковых волн проходит по поверхности стоячего озера с определенной постоянной скоростью и входит в узкий канал, ведущий из озера. Предположим, что какая-то сходная причина вызывает еще одну подобную серию волн, которые попадают в тот же канал с той же скоростью и в то же самое время, что и первые. Ни одни из этих волн не уничтожат другие, но, напротив, их воздействия объединятся. Если, к примеру, они войдут в канал в тот момент, когда максимальный подъем одной серии волн совпадет с максимальным подъемом другой, они вместе вызовут последовательность еще больших объединенных максимумов. Но если подъем в одной серии волн совпадет со спадом в другой, то подъем скомпенсирует упомянутый спад и поверхность воды останется ровной. По крайней мере, мне не удалось отыскать никакого альтернативного объяснения ни на основе теоретических изысканий, ни с помощью эксперимента.

В настоящее время я склонен полагать, что подобный эффект имеет место всякий раз, когда таким образом смешиваются две порции света, и это я называю общим законом интерференции света»83.

При интерференции волн на поверхности воды гребни различных волн могут накладываться друг на друга, приводя к еще большему подъему воды, в то время как при «гасящей» интерференции, то есть при совпадении гребня одной волны и долины другой водная поверхность остается неизменной. Нечто подобное происходит и в случае со светом, если считать, что его сила связана с амплитудой колебаний в какой-то волне. В тех случаях, когда фазы колебаний накладывающихся световых волн совпадают, волны усиливают друг друга и возникают участки большей освещенности. В тех же случаях, когда гребень одной волны приходится на долину другой, они гасят друг друга и возникают темные участки.