Diffraktiokuviosta

Diffraktiokuviosta tarkoittaa diffraktion seurauksena syntyvää intensiteettijakaumaa tai kuvan kaltaista rakennetta, joka muodostuu, kun valo kulkee esteen, aukon tai rakenteen ohi. Diffraktio aiheuttaa interferenssia: aallot kulkevat useista reiteistä ja kohtaavat, jolloin havaittavalla kuvalla on kirkkauden maksima ja minima. Lopputulos ei ole objektiivinen kopio, vaan riippuu aukon tai rakenteen muodosta, valon aallonpituudesta sekä havainnointietäisyydestä.

Diffraktiokuviot jaetaan usein far-field- (Fraunhofer) ja near-field- (Fresnel) diffraktiotyyppien mukaan. Fraunhofer-diffraktiossa kuvio syntyy kaukana ja vastaa aukon muodon Fourier-muunnosta, jolloin esimerkiksi useat yksittäiset raot tuottavat toistuvia interferenssikuvioita. Pyöreän aukon diffraktio tuottaa Airy-kiekon kaltaisen intensiteettijakauman. Fresnel-diffraktiossa kuvaa tarkastellaan lähempää, ja kuvio on monimutkaisempi sekä riippuu sekä etäisyydestä että geometrisista tekijöistä.

Diffraktiokuviolla on keskeinen rooli kuvan muodostumisessa ja optisten järjestelmien rajoitteissa. Pisteobjektin kohdalta syntyvä diffraktiokuvio tunnetaan pistelevyfunktiona (PSF); kuvat puolestaan syntyvät objekti-konvoluutiosta PSF:n kanssa. Tämä johtaa siihen, että järjestelmät ovat diffraktiolimitteisiä: valon aallonpituus λ ja järjestelmän kyseessä oleva kaistanleveys (ainoa ja aukko) asettavat kuvan tarkimman mahdollisen yksikön. Rayleigh-kriteeri kuvaa, milloin kaksi pistettä erottuu toisistaan diffraktiolimitin huomioiden.

Diffraktiokuviolla on merkittävä vaikutus muun muassa mikroskooppien ja teleskooppien kuvanlaatuun, sekä yleisemmin optisen kuvantamisen resoluutioon ja suunnitteluun.