Когда две одинаковые лампочки включены последовательно, общее сопротивление цепи увеличивается вдвое (так как сопротивления складываются). При этом ток в цепи уменьшается вдвое (по закону Ома, $$I = \frac{U}{R}$$). Мощность, выделяемая на каждой лампочке, равна $$P = I^2R$$. Поскольку ток уменьшился, мощность, выделяемая на каждой лампочке, уменьшается в 4 раза (ток в квадрате). Поэтому лампочки горят менее ярко.
Когда одна лампочка включена в сеть, на ней выделяется большая мощность, чем на каждой из двух последовательно соединенных лампочек. Из-за этого одна лампочка горит ярче.