Diffrakció

Diffrakció, vagy diffrakciós jelenség, a hullámok olyan viselkedése, amely akkor lép fel, amikor a hullámhosszal összevethető méretű akadályokkal vagy nyílásokkal találkozik. A jelenség minden típusú hullámra jellemző (fény, hang, elektronok és más anyaghullámok), és szétszóródott vagy módosult útvonalakban, illetve interferenciás mintázatokban nyilvánul meg.

A diffrakció hátterében a hullámfrontokra vonatkozó Huygens–Fresnel elv áll: minden pont a hullámfronton másodlagos forrásként sugároz ki, és a kiinduló hullámfront által keltett közönös interferencia határozza meg a kapott mintázat alakját. A jelenség magyarázza például a fény összefüggő, tüskés vagy ívelt mintázatait egy nyílás vagy elhagyott élek esetében, és kiemeli, hogy a diffrakció korlátozza a rendszerek felbontását is.

Fajták és fontos példák: Fraunhofer-diffrakció a távoli megfigyelés esetén, Fresnel-diffrakció a közeliekben; továbbá rácsdiffrakció (diffraction grating) és résnyílás-diffrakció (single-slit, double-slit). A single-slit diffrakciós mintázatot I(θ) = I0 (sin β / β)^2 írja le, ahol β = π a sin θ / λ, és minima helyei a sin θ-nál adott a, mλ (m = ±1, ±2, ...). Két rés vagy rács esetén a fő maximumok helye a d sin θ = m λ összefüggéssel adódik, a d a rés vagy rács közötti távolság.

Alkalmazások közé tartozik a diffrakciós optika és spektroszkópia (diffraktációs rácsokkal), a krisztalográfia X-sugárzással (Bragg-diffrakcióval), valamint az elektron-diffrakció a szerkezetvizsgálatokban. A diffrakció a fizikai felbontás korlátozásait is meghatározza, például az optikai eszközök felbontását befolyásoló Abbe-Relly vagy Rayleigh feltételek révén.