ヤングの実験と波の干渉：明るい部分と暗い部分の違い

ヤングの干渉実験では、光の波が干渉して明るい部分と暗い部分ができることが分かっています。干渉の強め合いの部分が明るくなり、打ち消し合いの部分で暗くなる現象はよく知られていますが、この現象がどのように振幅と関連しているのか、なぜ振幅しているのに明るさが変わらないのかについて解説します。

波の干渉と明るさの変化

波の干渉が強め合いの部分で振幅を増すことは理解されていますが、干渉によって明るさがどう変わるかについては少し考え方が必要です。干渉において、2つの光の波が重なる場所で振幅が大きくなると、光の強さが増し、これが明るい部分になります。しかし、これは「振幅が増える」といった物理的な変化が視覚的な明るさとして現れることを意味します。

明るさと振幅の関係

振幅が増えることで、光の強さも増加します。つまり、振幅が大きくなることで、明るくなるわけです。一方、暗い部分では2つの波が打ち消し合い、振幅がゼロに近づくため、光の強さも最小となり、暗く見えます。この場合、振幅の変化が直接的に明るさに影響を与えるのです。

明るさが変わらないように見える理由

質問で指摘された「振幅しているのに明るくなったり、暗くなったりしない」という点ですが、これは振幅の増減が実際には「光の強さ」として直接的に観察されるためです。振幅が増すことによって、光の強さが増し、反対に振幅が減少すると光の強さが減ります。つまり、振幅が増すと明るくなり、減少すると暗くなるという関係です。

まとめ

ヤングの実験で明るい部分と暗い部分が現れるのは、波の干渉によって振幅が変化し、それが光の強さとして現れるためです。強め合いの部分では振幅が大きくなり、光の強さが増して明るくなります。一方、打ち消し合いの部分では振幅が小さくなり、光の強さが減少して暗くなります。