Diffraktiokuvio

Diffraktiokuvio on valon tai muun aallon diffraktion ja interferenssin muodostama intensiteettijakauma, joka näkyy näytöllä, filmillä tai sensorilla, kun aalto kohtaa esteen tai raon. Kun aaltopituus on samankokoinen kuin esteen leveys tai sen rakenteen mitat, eri reittien vaihe-erot aiheuttavat sekä rakentavaa että hajoittavaa interferenssiä. Tuloksena syntyy maksimeja ja minimeja, jotka muodostavat kuvion, jota voidaan analysoida materiaalin rakenteen tai aallonpituuden tuntemiseksi.

Yleisiä kokeellisia järjestelyjä ovat yksiraon diffraktio (single-slit), jossa näkyy keskuskaksin maksimi ja sivulohkoja; kaksiraon diffraktio (double-slit) tai diffraktiogratiinien käyttö, joilla syntyy useita säännöllisiä kirkkausmaksimeja. Suuremmissa järjestelmissä, kuten röntgen- ja neutrontiheydessä, diffraktio kuvastaa kristallin sisäisiä tasoja Braggin diffraktion periaatteella, mikä mahdollistaa rakenteen analyysin ja kirjaamisen.

Teoreettinen kuvaus: yksiraon intensiteettijakauma on I(θ) = I0 (sin β / β)^2, missä β = (π a sin θ)/λ, a on raon leveys ja λ sen aallonpituus. Kaksiraon tapauksessa I(θ) ∝ cos^2(π d sin θ / λ) (sin β / β)^2, jossa d on raon välinen etäisyys. Monen raon tai harson (grating) tapauksissa kuvio tiivistyy yhä tiukempiin maksimeihin.

Diffraktiokuvio on keskeinen työkalu sekä perusopetuksessa että sovelluksissa, kuten spektroskopiassa, materiaalitutkimuksessa ja kristallografisessa analyysissä. Sen avulla voidaan tulkita aallonpituuksia, rakenteita ja materiaalien ominaisuuksia.