Diffractionmönster

Diffractionmönster, eller diffraktionsmönster, beskriver hur intensiteten hos vågor ändras när de passerar en öppning eller rör sig runt ett hinder. Fenomenet uppkommer genom interferens mellan olika delar av vågfronten och kan observeras med ljus, röntgenstrålar, ljud eller elektroner. Typiska mönster visar regioner av förstärkt och försvagad intensitet som speglar strukturen hos hindret eller öppningen.

Två huvudtyper av diffraktion förekommer: Fresnel- eller närfältsdiffraktion och Fraunhofer- eller fjärrdiffraktion. Fraunhofer-diffraktion uppträder i avlägsna eller väl fokuserade system där vågorna ser ungefär plana ut och observeras i ett fokusläge, ofta med linser eller kolimator. Fresnel-diffraktion uppstår när avståndet till hinder eller detektorn är relativt litet och mönstret förändras med avståndet.

Vanliga exempel är enkla slitsdiffraktioner, där intensiteten följer I(θ) ∝ (sin β / β)² med β = π a sin θ / λ, där a är openingsbredd och λ är våglängden. Vid dubbelslit bildas tydligare maxima enligt I ≈ I0 cos²(π d sin θ / λ) för tunna slitsar, där d är slitavståndet. Diffraktionsgaller visar flera, skarpa maxima enligt gringränsen m λ = d sin θ, där m är ordningen.

Användningar inkluderar spektroskopi och kristallografi för att bestämma strukturer, samt tekniska tillämpningar inom optik, mikroskopi och materialvetenskap där diffraktionsmönster fungerar som en fingeravtryck av geometrin hos detaljerna som studeras.