Nei secoli precedenti al XIX tra i fisici imperversava un dibattito sulla natura della luce: alcuni sostenevano fosse un flusso di particelle con diversa massa (la diversa massa avrebbe spiegato i colori), altri sostenevano che fosse un'onda che si muoveva nell'etere. In realtà Einstein riuscirà a dimostrare che sono un po' entrambe le cose, ma questa è una storia a parte...
Per vedere quale delle teorie fosse esatta si provò a spiegare alla luce di entrambe le teorie le proprietà della luce (propagazione rettilinea, riflessione, rifrazione). Entrambe le teorie spiegavano questi fenomeni, ma la scienza dava più credito a quella corpuscolare, in quanto sostenuta da Newton.
Soltanto nel 1801 si dimostrerà che la luce è un'onda, grazie all'esperimento di Young:
una sorgente di luce veniva posta davanti ad uno scherno con una doppia fenditura. Un secondo schermo al fondo serviva per vedere dove "finiva" la luce. Immaginiamocelo bidimensionale, per facilitarne la comprensione.
Secondo la teoria corpuscolare la luce si sarebbe dovuta vedere soltanto in corrispondenza alle fenditure, mentre, in base alla teoria ondulatoria la luce sarebbe apparta su quasi tutto il secondo schermo, avendo dei punti di massimo e dei punti di minimo (ovvero senza luce), questo per via dell'interferenza fra le onde che escono dalle fenditure: è come tirare due sassolini in uno stagno e vedere le interazioni fra le onde d'urto.
Il risultato dell'esperimento è proprio che si aspettavano i seguaci della teoria ondulatoria, che risulterà diventare quella ufficiale fino agli inizi del '900, quando Einsten modificherà ancora la teoria.
Qui sotto c'è un'immagine (tratta da Wikipedia) che mostra l'esperimento e come avviene l'interferenza fra le due onde. I due punti rossi sulla sinistra sono le due fenditure da cui passa la luce, le onde sono la luce ed i punti sulla destra rappresentano come la luce arriva laggiù (rosso=massima intensità, nero=non arriva, grigio=intensità intermedie). Le onde sono rappresentate col grigio.
Quest'esperimento ritornerà anche utile quando si tratterà di capire se l'ipotesi di De Broglie per cui le particelle subatomiche sono sia corpuscoli che onde fosse fondata o meno: che fossero corpuscoli lo si sapeva già e si conosceva anche la loro massa, se l'esperimento di Young avesse dato esito positivo allora la teoria era confermata.
Ma c'era un problema... la lunghezza d'onda era talmente piccola che l'esperimento non funzionava, si dovette ricorrere quindi (come era già stato fatto qualche anno prima per determinare la lunghezza d'onda dei raggi X) ad un reticolo su scala atomica. Il funzionamento dell'esperimento resta sostanzialmente lo stesso, è solo un po' più complicato da immaginare. L'esperimento su queste scale funziona e si riesce a dimostrare l'ipotesi di De Broglie, che gli frutterà il Nobel per la fisica nel 1929.
Spero di essere stato chiaro...
