מתכופפים סביב השוליים
דברו עם חבר בחדר הסמוך כשהדלת פתוחה, והוא ישמע אתכם מצוין, אף על פי שהוא לא יכול לראות אתכם. הקול עובר דרך הפתח ומתפשט בחדר שמעבר לו. האור עובר דרך אותו פתח באלומה ישרה ומשאיר צל חד משני צדיו. שניהם גלים. ההבדל הוא בגודל שלהם ביחס לפתח.
כשגל עובר דרך פתח או סביב שפה, הוא מתפשט אל המרחב שמאחוריה. ההתפשטות הזאת היא עקיפה, או דיפרקציה, שם שנתן לה המדען האיטלקי פרנצ’סקו מריה גרימלדי, שהבחין במאה ה־17 שלצללים של עצמים דקים מאוד יש פסים צבעוניים חיוורים במקום שוליים חדים.
פתחים צרים יוצרים גלים עגולים
בסצנה, מוט ישר טובל במים ושולח גלים ישרים, שבכולם המרחק משיא לשיא הוא 2.5 סנטימטרים. הם פוגשים קיר עם פתח יחיד.
הצרו את הפתח לרוחב של אורך גל אחד בערך, או פחות. מה שיוצא בצד השני הוא סדרה של חצאי מעגלים, כאילו הפתח עצמו הוא מקור חדש שמקיש על המים. הגל מגיע לכל פינה של האמבט שמאחורי הקיר.
עכשיו הרחיבו אותו לרוחב של אורכי גל רבים. הגל עובר כאלומה ישרה ברוחב הפתח, ומשני צדיה, בצל של הקיר, המים שקטים. בשוליה הוא עדיין מתפשט מעט, אבל הרבה פחות.
נסו: הזיזו את רוחב הפתח ל־1.5 cm, ואז ל־10 cm. בחרו פועל תחת הצגת המים השקטים כדי לראות לאן הגל לא מגיע.
למה רוחב הפתח חשוב
דרך מועילה לחשוב על זה, שהציע לראשונה כריסטיאן הויגנס במאה ה־17, מתייחסת לכל נקודה לרוחב הפתח כאל מקור זעיר ששולח אדוות משלו. ישר קדימה, כל האדוות האלה מגיעות באותו מופע ומצטרפות זו לזו. בצדדים, אדוות שיצאו מחלקים שונים של הפתח עברו מרחקים שונים. בפתח רחב תמיד יש זוגות שמגיעים בהפרש של חצי אורך גל ומבטלים זה את זה, חוץ מפס צר ישר קדימה, ולכן האלומה נשארת ישרה. בפתח שאינו רחב מאורך גל, אין שני חלקים רחוקים מספיק זה מזה כדי לבטל זה את זה, ולכן הגל מתפשט לכל הכיוונים.
לכן, השאלה אם גל מתפשט תלויה ביחס בין רוחב הפתח לאורך הגל. לקול יש אורכי גל מסנטימטרים ספורים ועד יותר מעשרה מטרים, בערך בגודל של דלתות וקירות, ולכן הוא מתפשט סביבם בקלות. לאור הנראה יש אורכי גל של פחות מאלפית המילימטר, קטנים בהרבה מפתח של דלת, ולכן הוא נע בקווים ישרים ומטיל צללים חדים.
שני סדקים
בחרו שני סדקים. כל סדק מפיץ חצאי מעגלים משלו, ובמקומות ששתי הקבוצות נחצות הן מתאבכות: שיאים פוגשים שיאים בפסים בהירים, ושיאים פוגשים שפלים לאורך קווים שקטים שביניהם. תומאס יאנג השתמש בתבנית הזאת עם אור בתחילת המאה ה־19 כדי להראות שהאור הוא גל. אותו רעיון, עם אלפי סדקים, יוצר את הברק בצבעי הקשת על תקליטור ואת סריגי העקיפה שאסטרונומים משתמשים בהם כדי לפצל את אור הכוכבים לצבעים.
מה המודל משאיר בחוץ
כל פתח מיוצג כשורה של מקורות קטנים, וזה מתאים היטב לגל האמיתי הרחק מעבר לקיר, אבל רק בקירוב גס ממש בפתח. קירות אמיתיים מחזירים חלק מכל גל בחזרה לכיוון המוט; כאן הקיר ושולי האמבט בולעים הכול. אדוות אמיתיות קצרות כל כך מושפעות גם מעט ממתח הפנים, ולכן המהירות שלהן תלויה מעט באורך הגל. גובה הגלים מוגזם והתנועה מואטת.