光は波か、それとも粒か？―トーマス・ヤングの二重スリット実験とは

私たちが日々目にする「光」――その正体について、科学者たちは長い間、波なのか粒なのかを巡って議論してきました。その分岐点となったのが、トーマス・ヤングによる有名な**二重スリット実験（1801年）**です。

この実験は、光が**波動性（波のような性質）**を持つことを劇的に証明した、科学史に残る重要な実験です。

◆ ヤングの二重スリット実験とは？

ヤングの実験は非常にシンプルな構造で成り立っています。

1. 光源から出た光を、まず1つのスリットを通して直進させます。

2. 次に、2つのスリット（＝二重スリット）を通過。

3. その先にあるスクリーンに、光のパターンが映し出されます。

光が「粒」だった場合、スクリーンにはスリットに対応した2本の明るい帯が映るはずです。しかし、ヤングが観察したのはそれとはまったく異なるものでした。

◆ 現れたのは「干渉縞」

スクリーン上には、明暗が交互に並ぶ縞模様（干渉縞）が現れました。
これは、光が波として互いに干渉することで生じる現象です。

• 山と山（同じ位相）の波が重なる → 光が強め合い「明るい縞」になる

• 山と谷（逆位相）の波が重なる → 互いに打ち消し合い「暗い縞」になる

このように、干渉によって明暗が生じる＝光が波の性質を持つということが証明されたのです。

◆ なぜ「打ち消し合う」のか？ ― 干渉縞の相殺原理

ここで注目すべきは、**なぜ一部の光が相殺され「暗い部分」ができるのか？という点です。これには、波動特有の位相（波のタイミング）**が関係しています。

• もし2つの波が山と山、谷と谷のようにタイミングが一致していれば、重なってより高く（強く）なります。これを「強め合う干渉」といいます。

• 一方、山と谷が重なると、ちょうど反対の動きになるため、互いに打ち消し合います。これを「弱め合う干渉（消光）」といいます。

ヤングの実験では、スリットを通ってきた2つの波が、スクリーン上の位置によってある点では強め合い、ある点では打ち消し合うという現象が起きており、それが「縞模様」として現れたのです。

この消光干渉が起きるには、光の波の道のりの差が「波長の半分（λ/2）」やその奇数倍になる必要があります。逆に、道のりの差が「波長の整数倍（λ, 2λ, 3λ…）」になると強め合いが起きます。

◆ 粒子説との違いと光の二重性

もし光が完全に粒子なら、干渉縞のような模様は生じず、スリットの先には単なる2つの光の線が現れるだけです。干渉は波にしか起きません。

つまりこの実験は、光が「波」であることを明確に示したのです。

しかし20世紀に入り、アインシュタインによる光電効果の発見により、光はエネルギーの「粒（光子）」としても振る舞うことが分かりました。これにより、光は波と粒子の二重性を持つという、量子力学的な理解が進んでいきました。

◆ 現代へのつながり

ヤングの二重スリット実験は、その後の光学、電磁波理論、量子力学に至るまで、幅広い分野に影響を与えました。
今日では、電子や分子レベルの粒子でも同様の実験が行われ、物質もまた波の性質を持つことが分かっています（→「電子の干渉実験」など）。

◆ まとめ

トーマス・ヤングの二重スリット実験は、光の本質を問う最初の分岐点とも言える存在です。

• 干渉縞の発生により、光は波として振る舞う

• 消光干渉の仕組みにより、波が打ち消し合う現象が説明できる

• しかし同時に、光は粒子としてもふるまい、「二重性」を持つ

この実験は、現在の私たちの科学的な世界観に大きな影響を与え続けています。

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