종종 혼동되게 쓰여있긴 하지만, 19세기 초에 토머스 영이 했다는 실험은 고전적인 파동광학의 언어로 모두 설명되고 이해할 수 있습니다. 양자역학 이후에 비직관적인 사고실험이 많이 등장하기 때문에 혼동하기 쉽지만, 빛을 이용한 19세기 초의 겹실틈 실험은 명확하게 고전역학적인 간섭으로 아무 문제 없이 설명됩니다. 문제가 되는 것은 그 전까지 일종의 입자로 여겨진 전자 같은 것에서도 그런 간섭무늬가 나온다는 점 때문이었습니다. 또 양자광학에서는 에너지를 아주 작게 한다든지 해서 빛줄기(비)가 아니라 빛알이 하나씩 겹실틈을 지나게 하는 실험을 합니다. 이런 경우에는 두 실틈을 동시에 지나가는 것이 아니기 때문에 문제가 됩니다.

고전 파동이론에서는 정말로 실제로 파동이 두 실틈을 동시에 지나가는 것이고, 같은 위치에 두 파동이 겹쳐서 중첩되는 것입니다. 여기에는 아무런 난점도 없고 아무런 모순이나 역설도 없습니다.

겹실틈 실험으로 빛의 파장을 구하는 방법은 이미 고등학교 물리 II 과정에 들어 있어서 수능에도 여러번 나왔다네요. 겹실틈 실험을 이용한 STEAM 교육 방식도 있네요.

첨부파일 : 결과보고서-고등학교-물리-수업용-STEAM-프로그램.pdf

일반 물리학, 대학 물리학에서도 연습문제로 다루고 있습니다. (이공계에서 대학 1학년때 배웁니다) 이렇게 보면 간단해 보이지만, 막상 실험을 한다면, 스크린에 맺힌 간섭무늬의 중앙을 찍어서 간섭무늬 끼리의 간격 (delta y) 를 재야 하는데, 어디를 중앙으로 놓고서 재느냐 에 따른 차이가 날테니, 아주 정밀한 실험은 아닌 것 같습니다. 간섭계를 써야 정밀해 지겠지요.

첨부파일 : 대학물리학_제4판_연습문제_풀이_24장.pdf

레이저를 쏘면 왜 스크린에도 같은 색의 간섭무늬가 생길까 라는 것이 어제 오늘의 고민꺼리 였습니다.
간섭은 마루와 골을 상쇄, 보강 하는 것이라 파장 자체는 그대로야 할텐데, 스크린을 뒤에 놓을수록 간섭무늬 사이의 거리 (delta y) 는 더 멀어집니다. 이러면 간섭된 빛의 파장이 더 길어진 것으로 봐야 하지 않나 싶어서요. 흔히 사용하는 붉은 레이져 라면, 적외선 영역이 될테고 적외선이면 안 보여야 하지요.

<양자역학을 어떻게 이해할까> p.176-177 의 파동묶음, wave packet, 파속 과 비슷한 것이 아닌가 싶습니다. 간섭으로 생긴 파동은 파동묶음으로 봐야지, 여전히 붉은 레이저로 보면 안되는 것 같네요.
말로 하긴 애매한데, 위의 E. Hecht (2017). Optics. 5e. pp. 406-407 의 왼쪽 그림을 보시면, 양쪽 실틈을 통과한 파동이 서로 간섭해서 생기는 파동을 겹치는 파동으로 그려 놨습니다. 즉, 붉은 레이져가 합쳐져서 생긴 일종의 2차 파라고나 할까요? 2차 파, 파동묶음은 파장을 유지하지 않고, 퍼져갑니다.
게다가 보통 파동에선 파장은 진행방향에 수평하게 짤라서 재는데, 이 실험의 스크린은 파의 진행방향에 수직 정도로 서 있습니다. 간섭무늬에서 진한 곳을 마루로, 흐리거나 흰 곳을 골로 볼 수는 있지만, 그걸 같이 묶어서 하나의 파장으로 보면 안됩니다 !

겹실틈 실험은 곱씹을 수록 다양한 맛이 나네요. ( 학교에서 분명히 배웠는데, 왜 그때는 깊고 세밀한 이해를 하지 못했을까요? 왜 지금와서 더듬어 가야 할까요?? )

이번에도 자세한 자료와 설명을 해주신 자연사랑님께 다시금 감사드립니다 !!