Diffraktionens

Diffraktionens fenomen beskriver hur vågor böjs och sprids när de passerar öppningar eller hinder som är av samma storlek som våglängden. Det gäller ljus, ljud och vattenvågor, och även materiens kvantvågor, såsom elektroner i kristaller. Fenomenet uppträder som interferensmönster bakom en öppning eller runt ett hinder och varierar med vågans färd och miljö.

Historien har sina rötter i Thomas Youngs dubbelspaltexperiment på 1800-talet, där diffraktion kunde observeras tydligt med ljus. Den teoretiska förståelsen utvecklades vidare av Fresnel och andra, och förklaras ofta med Huygens-Fresnel-principen: varje punkt på en vågfront fungerar som källa till sekundära vågor, och den sammanlagrade interferensen skapar det observerade mönstret.

Det finns olika typer av diffraktion. Vid en enkel öppning uppträder ett diffraktionsmönster där intensiteten varierar med vinkeln. Vid gittertrafik eller flera spalter bildas ordnade maxima och minima enligt gratingekvationen d sin θ = m λ, där d är gitterperioden och λ våglängden. Begreppen Fraunhofer- och Fresnel-diffraktion beskriver olika observationsscenarier: Fraunhofer gäller när avstånd är stort, Fresnel när avstånden är små eller när källan och observationspunkten ligger nära arenan.

Användningar finns inom optik, spektralkonstruktion och materialvetenskap. Diffraktion är central i kristallografisk röntgendiffraktion, i elektron- och neutrondiffraktion, samt i utformningen av optiska instrument och i förståelsen av upplösningen i mikroskop. Denna mångsidiga effekt illustrerar hur vågor och kvantvågor sprider information genom interferens.