Diffraatiokuviot

Diffraatiokuviot ovat aaltoliikkeen diffraktion seurauksena syntyviä intensiteettijakaumia, joita havaitaan, kun aalto kohtaa aukon, esteen tai järjestetyn rakenteen. Eri osien matkanpituuserot aiheuttavat interferenssiä, jonka tuloksena syntyy kirkkaita ja himmeitä alueita kuviossa. Diffraktaatio paljastaa rakenteellisia ominaisuuksia ja sitä hyödynnetään sekä perusfysiikassa että materiaalitieteessä.

Diffraatio jaetaan yleensä far-fieldiin (Fraunhofer-diffraktio) ja near-fieldiin (Fresnel-diffraktio). Fraunhofer-diffraktio esiintyy suurilla havainnon etäisyyksillä ja aukon tai hilan geometrian sekä aallonpituuden suhteesta riippuvaisena kuviona, jonka voi analysoida suhteellisen yksinkertaisesti. Fresnel-diffraktio on lähempänä ja kuvio muuttuu havainnon etäisyyden mukaan.

Optisen diffraktion klassisia esimerkkejä ovat yksittäisen reiän diffraatio, kaksoisreiän interferenssi sekä diffraatiokaistat. Näissä kuvioissa mittasuhteet kuten aukon koko, viereisten rakenteiden välimatka ja havaintoetäisyys määräävät maxima ja minimaa synnyttävän interferenssin tarkat kohdat.

Röntgen- ja elektronidiffraktio ovat tärkeä osa kristallografian ja materiaalitieteen työkaluja. Braggin laki nλ = 2d sin θ yhdistää diffraktio-aallon kulman, kristallitasojen välein olevan etäisyyden d sekä aallonpituuden. Debye–Scherrer- ja Laue-menetelmät antavat tietoa kiteiden rakenteesta, symmetriasta ja spektreistä.

Diffraatiokuviot ovat siten keskeisiä sekä kokeellisessa fysiikassa että rakenteellisen analyysin työkaluna.