Diffraatiokuvio

Diffraatiokuvio on kohteeseen tai sen läpi kulkevaan aaltoliikkeeseen liittyvä intensiteettikuvio, joka syntyy, kun aallot hajaantuvat esteen, raon tai epäyhtenäisen rakenteen vaikutuksesta ja interferoivat toistensa kanssa. Siten diffraktiokuvio voi muodostua sekä valosta että muista aalloista, kuten röntgensäteistä, elektroneista tai neutroneista.

Periaate on interferenssi: eri reiteillä kulkevat aalto-osat saavat hieman erilaisen faasin, ja takaisin yhdistyessään ne vahvistavat tai heikentävät toisiaan riippuen faasisumasta. Tämä johtaa säännöllisiin kuvioihin, joissa on kirkkaimpia ja himmeämpiä alueita. Eri tilanteisiin liittyy erilaisia diffraatiotapoja: tavallisimmat esimerkit ovat yksittäisen raon diffraatio, kaksisilmäinen (tai useamman raon) diffraatio sekä pyöreän aukon aiheuttama Airy-keskus ja sen kehät. Yleisesti ottaen kaukaisempi ja suurempi etäisyyden skaala mahdollistaa Fraunhoferin diffraation, kun taas läheisemmissä oloissa voidaan käsitellä Fresnelin diffraatiota.

Käytännön esimerkkejä ja laskentatapoja: yksittäisen raon diffraatio antaa sinc^2-tyyppisen profiilin, kun taas ympyrämuotoisen aukon aiheuttama diffraktio johtaa Airy-keskittymään ja sitä ympäröiviin renkaisiin. Kiteissä diffraktio liittyy kristallirakenteen säännöllisyyteen ja voidaan kuvata Braggin lain avulla: nλ = 2d sin θ, jossa d on lattice-väli ja θ diffraktioiden muodostuskulma.

Sovellukset: röntgen-, neutron- ja elektronidiffraatioa käytetään materiaalien rakenteen, atomien välisten etäisyyksien ja hilan järjestäytymisen määrittämiseen. X-ray diffraction (XRD) on erityisesti tunnettu menetelmä kiinteiden aineiden rakenteen selvittämiseen, kun taas elektronidiffraktio on keskeinen eskimo elektronimikroskoopien yhteydessä.