Двухщелево́й опыт в современной физике является демонстрацией того, что свет и материя в целом могут проявлять характеристики как классических волн, так и частиц; кроме того, он отображает фундаментально вероятностный характер квантово-механических явлений. Впервые опыт был проведён Томасом Юнгом со светом в 1801 году. В 1927 году Дэвиссон и Гермер продемонстрировали, что электроны проявляют такое же поведение, которое позднее расширено на атомы и молекулы.

Опыт Томаса Юнга со светом был частью классической физики задолго до квантовой механики и концепции корпускулярно-волнового дуализма. Он полагал, что это продемонстрировало правильность волновой теории света. Его опыт иногда называют «щели Юнга».

Этот опыт относится к общему классу опытов с «двойным путём», в которых первоначальная волна разделяется на две раздельные, которые впоследствии снова объединяются в одну. Изменения длины пути обеих волн приводят к сдвигу фаз, создавая интерференционную картину. Другой версией опыта является интерферометр Маха — Цендера, который разделяет луч при помощи зеркала.

В базовой версии этого опыта источник когерентного света, такой как лазерный луч, освещает пластину с двумя параллельными щелями, и свет, проходящий через щели, наблюдают на экране за пластиной. Волновая природа света вызывает интерференцию световых волн, проходящих через две щели, создавая яркие и тёмные полосы на экране — результат, которого не должно было бы быть, если бы свет состоял из классических частиц. Однако всегда обнаруживается, что свет поглощается на экране в отдельных точках, в виде отдельных частиц (не волн), а интерференционная картина появляется из-за изменяющейся плотности попадания этих частиц на экран. Кроме того, версии опыта, включающие детекторы в щелях, обнаруживают, что каждый обнаруженный фотон проходит только через одну щель (как классическая частица), а не через обе щели (как волна). Тем не менее, такие опыты показывают, что частицы не образуют интерференционную картину, если наблюдать, через какую щель они проходят. Эти результаты демонстрируют принцип корпускулярно-волнового дуализма.

Обнаружено, что другие объекты атомного масштаба, например электроны, проявляют то же поведение при стрельбе по двойной щели. Кроме того, наблюдение отдельных дискретных взаимодействий по своей природе является вероятностным, что необъяснимо с помощью классической механики.

Опыт может быть сделан с намного более крупными объектами, чем электроны и фотоны, хотя он становится более сложным с увеличением размеров. Крупнейшими объектами, для которых был проведён опыт с двумя щелями, были молекулы, каждая из которых содержала 810 атомов (общая масса которых составляла более 10000 атомных единиц массы).

Двухщелевой опыт (и его вариации) стал классическим мысленным экспериментом, как яркий пример загадок квантовой механики. Поскольку он демонстрирует фундаментальное ограничение способности наблюдателя прогнозировать экспериментальные результаты, Ричард Фейнман назвал это «явлением, которое невозможно […] объяснить каким-либо классическим способом, и в котором заложено сердце квантовой механики. В действительности, оно содержит единственную тайну [квантовой механики]».